JP2020508368A - Copolymer and organic solar cell containing the same - Google Patents

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Abstract

本明細書は、化学式1で表される化合物に由来する繰り返し単位;第1共役単量体;および第1共役単量体とは異なる第2共役単量体を含む共重合体およびこれを含む有機太陽電池を提供する。The present specification describes a copolymer containing a repeating unit derived from a compound represented by Chemical Formula 1, a first conjugated monomer, and a second conjugated monomer different from the first conjugated monomer, and a copolymer containing the same. Provide organic solar cells.

Description

本明細書は、2017年7月6日付で韓国特許庁に提出された韓国特許出願第10−2017−0085866号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に組み込まれる。   This specification claims the benefit of the filing date of Korean Patent Application No. 10-2017-0085866, filed on July 6, 2017, with the Korean Patent Office, the entire contents of which are incorporated herein.

本明細書は、共重合体およびこれを含む有機太陽電池に関する。   The present specification relates to a copolymer and an organic solar cell including the same.

有機太陽電池は、光起電力効果(photovoltaic effect)を応用することにより太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換できる素子である。太陽電池は、薄膜を構成する物質によって、無機太陽電池と、有機太陽電池とに分けられる。典型的な太陽電池は、無機半導体である結晶性シリコン(Si)をドーピング(doping)してp−n接合にしたものである。光を吸収して生じる電子と正孔は、p−n接合点まで拡散し、その電界によって加速されて電極に移動する。この過程の電力変換効率は、外部回路に与えられる電力と太陽電池に入った太陽電力との比で定義され、現在標準化された仮想太陽照射条件で測定する時、24%程度まで達成された。しかし、従来の無機太陽電池は、すでに経済性と材料上の需給で限界を見せていることから、加工が容易で安価で多様な機能性を有する有機物半導体太陽電池が長期的な代替エネルギー源として注目されている。   An organic solar cell is a device that can directly convert solar energy into electric energy by applying a photovoltaic effect. Solar cells are classified into inorganic solar cells and organic solar cells depending on the material constituting the thin film. A typical solar cell is one in which crystalline silicon (Si), which is an inorganic semiconductor, is doped to form a pn junction. Electrons and holes generated by absorbing light diffuse to the pn junction, and are accelerated by the electric field to move to the electrodes. The power conversion efficiency in this process is defined by the ratio of the power supplied to the external circuit to the solar power input to the solar cell, and has been achieved up to about 24% when measured under currently standardized virtual solar irradiation conditions. However, conventional inorganic solar cells have already reached their limits in terms of economic efficiency and supply and demand in terms of materials, so organic semiconductor solar cells that are easy to process, inexpensive and have various functions are a long-term alternative energy source. Attention has been paid.

太陽電池は、太陽エネルギーからできるだけ多くの電気エネルギーを出力できるように効率を高めることが重要である。このような太陽電池の効率を高めるためには、半導体の内部でできるだけ多くのエキシトンを生成することも重要であるが、生成された電荷を損失なく外部に引き出すことも重要である。電荷が損失する原因の一つが、生成された電子および正孔が再結合(recombination)によって消滅することである。生成された電子や正孔が損失なく電極に伝達されるための方法として多様な方法が提示されているが、ほとんど追加の工程が求められ、それによって製造費用が上昇しかねない。   It is important to increase the efficiency of a solar cell so that it can output as much electrical energy as possible from solar energy. In order to increase the efficiency of such a solar cell, it is important to generate as many excitons as possible inside the semiconductor, but it is also important to extract the generated charges to the outside without loss. One of the causes of the loss of charge is that generated electrons and holes disappear by recombination. Although various methods have been proposed for transferring the generated electrons and holes to the electrode without loss, almost additional steps are required, which may increase manufacturing costs.

本明細書は、共重合体およびこれを含む有機太陽電池を提供することを目的とする。   It is an object of the present specification to provide a copolymer and an organic solar cell including the same.

本明細書は、下記化学式1で表される化合物に由来する繰り返し単位;
第1共役単量体;および
前記第1共役単量体とは異なる第2共役単量体を含む共重合体を提供する。
The present specification relates to a repeating unit derived from a compound represented by the following chemical formula 1:
A copolymer comprising a first conjugated monomer; and a second conjugated monomer different from the first conjugated monomer is provided.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記化学式1において、
m1およびm2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、
m1およびm2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
q1およびq2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、
q1およびq2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
A1およびA1’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;置換もしくは非置換のホウ素基;または−SnRであり、
X1、X2およびZ1〜Z5は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CRR’、SiRR’、PR、またはGeRR’であり、
、R、R、R、R’、R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
In the above chemical formula 1,
m1 and m2 are the same or different and are each independently an integer of 0 to 5,
When m1 and m2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
q1 and q2 are the same or different and are each independently an integer of 1 to 5,
When q1 and q2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
A1 and A1 ′ are the same or different and are each independently a halogen group; a substituted or unsubstituted boron group; or —SnR a R b R c ;
X1, X2 and Z1 to Z5 are the same or different from each other, and each independently is S, O, Se, Te, NR, CRR ′, SiRR ′, PR, or GeRR ′;
R a , R b , R c , R, R ′, R 1 to R 4 and R 11 to R 18 are the same or different and are each independently hydrogen; deuterium; a halogen group; a nitrile group; a nitro group; Group; ester group; imide group; amide group; substituted or unsubstituted alkyl group; substituted or unsubstituted cycloalkyl group; substituted or unsubstituted alkoxy group; substituted or unsubstituted aryloxy group; A substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; substituted or unsubstituted amine group; substituted or unsubstituted ant A substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.

本明細書のもう一つの実施態様は、下記化学式1で表される第1化合物;
下記化学式2で表される第2化合物;および
下記化学式3で表される第3化合物を反応させるステップを含む共重合体の製造方法を提供する。
Another embodiment of the present specification provides a first compound represented by the following Formula 1:
A method for producing a copolymer, comprising: reacting a second compound represented by the following Chemical Formula 2; and a third compound represented by the following Chemical Formula 3:

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記化学式1〜3において、
m1およびm2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、
m1およびm2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
q1およびq2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、
q1およびq2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
A1、A1’、A2、A2’、A3およびA3’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;置換もしくは非置換のホウ素基;または−SnRであり、
E1は、第1共役単量体であり、
E2は、前記第1共役単量体とは異なる第2共役単量体であり、
X1、X2およびZ1〜Z5は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CRR’、SiRR’、PR、またはGeRR’であり、
、R、R、R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
In the chemical formulas 1 to 3,
m1 and m2 are the same or different and are each independently an integer of 0 to 5,
When m1 and m2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
q1 and q2 are the same or different and are each independently an integer of 1 to 5,
When q1 and q2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
A1, A1 ′, A2, A2 ′, A3 and A3 ′ are the same or different and are each independently a halogen group; a substituted or unsubstituted boron group; or —SnR a R b R c ,
E1 is a first conjugated monomer,
E2 is a second conjugate monomer different from the first conjugate monomer,
X1, X2 and Z1 to Z5 are the same or different from each other, and each independently is S, O, Se, Te, NR, CRR ′, SiRR ′, PR, or GeRR ′;
R a , R b , R c , R 1 to R 4 and R 11 to R 18 are the same or different and are each independently hydrogen, deuterium, halogen, nitrile, nitro, hydroxy, carbonyl, ester; An imide group; an amide group; a substituted or unsubstituted alkyl group; a substituted or unsubstituted cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted alkoxy group; a substituted or unsubstituted aryloxy group; a substituted or unsubstituted alkylthioxy group; A substituted or unsubstituted alkylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted alkenyl group; a substituted or unsubstituted silyl group; Boron group; substituted or unsubstituted amine group; substituted or unsubstituted arylphosph Inmoto; or substituted or unsubstituted heterocyclic group; a substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group.

本明細書のもう一つの実施態様は、第1電極と、
前記第1電極に対向して備えられる第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に備えられ、光活性層を含む1層以上の有機物層とを含み、
前記有機物層のうちの1層以上は、前記共重合体を含むものである有機太陽電池を提供する。
Another embodiment herein comprises a first electrode,
A second electrode provided to face the first electrode;
And one or more organic layers including a photoactive layer, provided between the first electrode and the second electrode;
One or more of the organic material layers provide an organic solar cell including the copolymer.

本明細書の一実施態様に係る共重合体は、平面性を示して、凝集(aggregation)特性および結晶性に優れる。   The copolymer according to an embodiment of the present specification exhibits planarity and has excellent aggregation characteristics and crystallinity.

本明細書の一実施態様に係る共重合体は、バンドギャップの減少および/または光の吸収量増加の効果を有することができる。これによって、有機太陽電池への適用時、高い電流値(Isc)を示すことにより、優れた効率を示すことができる。   The copolymer according to an embodiment of the present specification may have an effect of reducing a band gap and / or increasing a light absorption amount. Accordingly, when applied to an organic solar cell, a high current value (Isc) is exhibited, so that excellent efficiency can be exhibited.

本明細書の一実施態様に係る共重合体は、高い効率の実現と同時に適切な溶解度を有していて、素子の作製時に時間および/または費用的に経済的な利点がある。   The copolymer according to one embodiment of the present specification has appropriate solubility at the same time as achieving high efficiency, and has an economical advantage in terms of time and / or cost when manufacturing a device.

本明細書の一実施態様に係る共重合体は、有機太陽電池において単独または他の物質と混合して使用可能である。   The copolymer according to one embodiment of the present specification can be used alone or in a mixture with other substances in an organic solar cell.

本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池を示す図である。1 is a diagram illustrating an organic solar cell according to an embodiment of the present specification. 化合物1−dのNMRスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the NMR spectrum of compound 1-d. 化合物1−dのMSスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the MS spectrum of compound 1-d. 化合物1−eのMSスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the MS spectrum of compound 1-e. 化合物1−fのMSスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the MS spectrum of compound 1-f. 化合物1−fのNMRスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the NMR spectrum of compound 1-f. 化合物1−gのMSスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the MS spectrum of compound 1-g.

以下、本明細書について詳細に説明する。   Hereinafter, the present specification will be described in detail.

本明細書の一実施態様は、前記化学式1で表される化合物に由来する繰り返し単位;第1共役単量体;および前記第1共役単量体とは異なる第2共役単量体を含む共重合体を提供する。   One embodiment of the present specification relates to a compound comprising a repeating unit derived from the compound represented by Chemical Formula 1, a first conjugated monomer, and a second conjugated monomer different from the first conjugated monomer. Provide a polymer.

前記化学式1で表される化合物に由来する繰り返し単位は、電子供与体性質を有するチオフェン(thiophene)と電子受容体性質を有するベンゾチアジアゾール(benzothiadiazole)構造を含む。したがって、前記チオフェンとベンゾチアジアゾールとの間の分子内相互作用(intramolecular interaction)で平面性に優れて結晶性が向上する。   The repeating unit derived from the compound represented by Formula 1 includes a thiophene having an electron donor property and a benzothiadiazole structure having an electron acceptor property. Therefore, the intramolecular interaction between the thiophene and the benzothiadiazole improves the planarity and improves the crystallinity due to the intramolecular interaction.

また、前記化学式1で表される化合物に由来する繰り返し単位は、R1およびR4が一定位置に置換される位置規則性(region−regular)を有することにより、結晶性に優れる。   Further, the repeating unit derived from the compound represented by Formula 1 has excellent crystallinity by having a regioregularity in which R1 and R4 are substituted at certain positions.

本明細書において、「位置規則性」とは、重合体内の構造で一定の方向に置換基が備えられることを意味する。例えば、前記化学式1において、R1およびR4がZ3を有するヘテロ環基と相対的に遠い位置に置換されることを意味する。   As used herein, “regioregularity” means that a substituent is provided in a certain direction in a structure in a polymer. For example, in Formula 1, R1 and R4 are substituted at a position relatively far from the heterocyclic group having Z3.

本明細書において、前記「由来」とは、化合物内の隣接した少なくとも2個の元素間の結合が切れたり、水素または置換基が離れていくにつれて新しい結合が発生することを意味し、前記化合物に由来する単位は、共重合体の主鎖および側鎖のうちの1つ以上を形成する単位を意味することができる。前記単位は、共重合体内の主鎖に含まれて共重合体を構成することができる。   In the present specification, the term “origin” means that a bond between at least two adjacent elements in a compound is cut or a new bond is generated as hydrogen or a substituent moves away, Can be a unit that forms one or more of the main chain and side chain of the copolymer. The unit can be included in the main chain of the copolymer to constitute the copolymer.

本明細書において、「繰り返し単位」とは、単量体に由来する単位が共重合体に繰り返されて含まれる構造であって、1種の複数の単量体が重合によって共重合体内に結合した構造を意味する。   In the present specification, a “repeating unit” is a structure in which a unit derived from a monomer is repeatedly contained in a copolymer, and one kind of a plurality of monomers is bonded into the copolymer by polymerization. Means the structure.

本明細書の一実施態様において、「化学式1で表される化合物に由来する繰り返し単位」は、下記構造を主鎖に含むものであってもよい。   In one embodiment of the present specification, “the repeating unit derived from the compound represented by Chemical Formula 1” may include the following structure in the main chain.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記構造において、Z1〜Z5、X1、X2、R1〜R4、R11〜R18、m1、m2、q1およびq2は、化学式1で定義したものと同じである。   In the above structure, Z1 to Z5, X1, X2, R1 to R4, R11 to R18, m1, m2, q1 and q2 are the same as defined in Chemical Formula 1.

本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。   In this specification, when a portion is referred to as "including" a component, it means that, unless stated otherwise, the component can not only exclude the other component but also include another component. I do.

本明細書において、ある部材が他の部材の「上に」位置しているとする時、これは、ある部材が他の部材に接している場合のみならず、2つの部材の間にさらに他の部材が存在する場合も含む。   As used herein, when an element is referred to as being "on" another element, this can occur not only when one element is in contact with another element, but also when another element is located between the two elements. This also includes the case where the member exists.

本明細書において、「組み合わせ」は、1つの構造を複数個連結したり、異なる種類の構造を連結することを意味する。   In this specification, “combination” means connecting a plurality of one structure or connecting different types of structures.

本明細書において、置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。   In the present specification, examples of the substituent are described below, but are not limited thereto.

本明細書において、

Figure 2020508368
は、他の置換基、単量体、または結合部に結合する部位を意味する。 In this specification,
Figure 2020508368
Means a site bonded to another substituent, a monomer, or a bonding portion.

本明細書において、単量体は、高分子内に含まれる繰り返し単位を意味することができる。   In this specification, a monomer can mean a repeating unit contained in a polymer.

本明細書において、置換基の例示は以下に説明するが、これに限定されるものではない。   In the present specification, examples of the substituent are described below, but are not limited thereto.

前記「置換」という用語は、化合物の炭素原子に結合した水素原子が他の置換基に変わることを意味し、置換される位置は、水素原子の置換される位置すなわち、置換基が置換可能な位置であれば限定せず、2以上置換される場合、2以上の置換基は、互いに同一または異なっていてもよい。   The term `` substituted '' means that a hydrogen atom bonded to a carbon atom of a compound is changed to another substituent, and the position of substitution is the position at which the hydrogen atom is substituted, that is, the substituent is substitutable. The position is not particularly limited, and if two or more substituents are present, the two or more substituents may be the same or different from each other.

本明細書において、「置換もしくは非置換の」という用語は、重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;イミド基;アミド基;カルボニル基;エステル基;ヒドロキシ基;アルキル基;シクロアルキル基;アルコキシ基;アリールオキシ基;アルキルチオキシ基;アリールチオキシ基;アルキルスルホキシ基;アリールスルホキシ基;アルケニル基;シリル基;シロキサン基;ホウ素基;アミン基;アリールホスフィン基;ホスフィンオキシド基;アリール基;およびヘテロ環基からなる群より選択された1または2以上の置換基で置換されているか、前記例示された置換基のうちの2以上の置換基が連結された置換基で置換されるか、もしくはいずれの置換基も有しないことを意味する。例えば、「2以上の置換基が連結された置換基」は、ビフェニル基であってもよい。すなわち、ビフェニル基は、アリール基であってもよく、2個のフェニル基が連結された置換基と解釈されてもよい。   As used herein, the term "substituted or unsubstituted" refers to deuterium; halogen; nitrile; nitro; imide; amide; carbonyl; ester; hydroxy; Alkoxy group; Aryloxy group; Alkylthioxy group; Arylthioxy group; Alkylsulfoxy group; Arylsulfoxy group; Alkenyl group; Silyl group; Siloxane group; Boron group; Amine group; Arylphosphine group; Phosphine oxide group; Or substituted with one or more substituents selected from the group consisting of heterocyclic groups, or two or more substituents among the substituents exemplified above are substituted with a linked substituent. Or does not have any substituents. For example, the “substituent in which two or more substituents are linked” may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group, and may be interpreted as a substituent in which two phenyl groups are linked.

本明細書において、ハロゲン基は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素になってもよい。   As used herein, a halogen group may be fluorine, chlorine, bromine, or iodine.

本明細書において、イミド基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30のものが好ましい。   In this specification, the number of carbon atoms of the imide group is not particularly limited, but preferably has 1 to 30 carbon atoms.

本明細書において、アミド基は、アミド基の窒素が水素、炭素数1〜30の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6〜30のアリール基で置換されていてもよい。   In the present specification, in the amide group, the nitrogen of the amide group may be substituted with hydrogen, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. .

本明細書において、カルボニル基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30のものが好ましい。   In the present specification, the number of carbon atoms of the carbonyl group is not particularly limited, but preferably has 1 to 30 carbon atoms.

本明細書において、エステル基は、エステル基の酸素が炭素数1〜25の直鎖、分枝鎖もしくは環鎖アルキル基、または炭素数6〜30のアリール基で置換されていてもよい。   In the present specification, in the ester group, the oxygen of the ester group may be substituted with a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 25 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms.

本明細書において、前記アルキル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、1〜30のものが好ましい。具体例としては、メチル、エチル、プロピル、n−プロピル、イソプロピル、ブチル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、1−メチル−ブチル、1−エチル−ブチル、ペンチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、tert−ペンチル、ヘキシル、n−ヘキシル、1−メチルペンチル、2−メチルペンチル、4−メチル−2−ペンチル、3,3−ジメチルブチル、2−エチルブチル、ヘプチル、n−ヘプチル、1−メチルヘキシル、シクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル、オクチル、n−オクチル、tert−オクチル、1−メチルヘプチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルペンチル、n−ノニル、2,2−ジメチルヘプチル、1−エチル−プロピル、1,1−ジメチル−プロピル、イソヘキシル、4−メチルヘキシル、5−メチルヘキシルなどがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the alkyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but preferably 1 to 30. Specific examples include methyl, ethyl, propyl, n-propyl, isopropyl, butyl, n-butyl, isobutyl, tert-butyl, sec-butyl, 1-methyl-butyl, 1-ethyl-butyl, pentyl, n-pentyl , Isopentyl, neopentyl, tert-pentyl, hexyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methyl-2-pentyl, 3,3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, heptyl, n-heptyl, 1-methylhexyl, cyclopentylmethyl, cyclohexylmethyl, octyl, n-octyl, tert-octyl, 1-methylheptyl, 2-ethylhexyl, 2-propylpentyl, n-nonyl, 2,2-dimethylheptyl, 1-ethyl- Propyl, 1,1-dimethyl-propyl, iso Hexyl, 4-methylhexyl, 5-methylhexyl there are like, but is not limited thereto.

本明細書において、シクロアルキル基は特に限定されないが、炭素数3〜30のものが好ましく、具体的には、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、3−メチルシクロペンチル、2,3−ジメチルシクロペンチル、シクロヘキシル、3−メチルシクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル、2,3−ジメチルシクロヘキシル、3,4,5−トリメチルシクロヘキシル、4−tert−ブチルシクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチルなどがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the cycloalkyl group is not particularly limited, but preferably has 3 to 30 carbon atoms. Specifically, cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 2,3-dimethylcyclopentyl, cyclohexyl, Examples include, but are not limited to, 3-methylcyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, 2,3-dimethylcyclohexyl, 3,4,5-trimethylcyclohexyl, 4-tert-butylcyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, and the like. Absent.

本明細書において、前記アルコキシ基は、直鎖、分枝鎖もしくは環鎖であってもよい。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、炭素数1〜30のものが好ましい。具体的には、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、i−プロピルオキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、sec−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシ、3,3−ジメチルブチルオキシ、2−エチルブチルオキシ、n−オクチルオキシ、n−ノニルオキシ、n−デシルオキシ、ベンジルオキシ、p−メチルベンジルオキシなどになってもよいが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the alkoxy group may be linear, branched or cyclic. The number of carbon atoms of the alkoxy group is not particularly limited, but preferably has 1 to 30 carbon atoms. Specifically, methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, i-propyloxy, n-butoxy, isobutoxy, tert-butoxy, sec-butoxy, n-pentyloxy, neopentyloxy, isopentyloxy, n- It may be hexyloxy, 3,3-dimethylbutyloxy, 2-ethylbutyloxy, n-octyloxy, n-nonyloxy, n-decyloxy, benzyloxy, p-methylbenzyloxy, but is not limited thereto. Not something.

本明細書において、アミン基は、−NH;アルキルアミン基;N−アリールアルキルアミン基;アリールアミン基;N−アリールヘテロアリールアミン基;N−アルキルヘテロアリールアミン基およびヘテロアリールアミン基からなる群より選択されてもよいし、炭素数は特に限定されないが、1〜30のものが好ましい。アミン基の具体例としては、メチルアミン基、ジメチルアミン基、エチルアミン基、ジエチルアミン基、フェニルアミン基、ナフチルアミン基、ビフェニルアミン基、アントラセニルアミン基、9−メチル−アントラセニルアミン基、ジフェニルアミン基、N−フェニルナフチルアミン基、ジトリルアミン基、N−フェニルトリルアミン基、トリフェニルアミン基などがあるが、これらに限定されるものではない。 In this specification, the amine group, -NH 2; consisting of N- alkylheteroaryl amine groups and heteroaryl amine groups; alkylamine group; N- arylalkyl amine; arylamine group; N- aryl heteroaryl amine It may be selected from a group, and the number of carbon atoms is not particularly limited. Specific examples of the amine group include a methylamine group, a dimethylamine group, an ethylamine group, a diethylamine group, a phenylamine group, a naphthylamine group, a biphenylamine group, an anthracenylamine group, a 9-methyl-anthracenylamine group, a diphenylamine group, Examples include, but are not limited to, N-phenylnaphthylamine groups, ditolylamine groups, N-phenyltolylamine groups, triphenylamine groups, and the like.

本明細書において、N−アルキルアリールアミン基は、アミン基のNにアルキル基およびアリール基が置換されたアミン基を意味する。   In the present specification, the N-alkylarylamine group means an amine group in which N of the amine group is substituted with an alkyl group and an aryl group.

本明細書において、N−アリールヘテロアリールアミン基は、アミン基のNにアリール基およびヘテロアリール基が置換されたアミン基を意味する。   In the present specification, the N-arylheteroarylamine group means an amine group in which N of the amine group is substituted with an aryl group and a heteroaryl group.

本明細書において、N−アルキルヘテロアリールアミン基は、アミン基のNにアルキル基およびヘテロアリール基が置換されたアミン基を意味する。   In the present specification, an N-alkylheteroarylamine group means an amine group in which N of an amine group is substituted with an alkyl group and a heteroaryl group.

本明細書において、アルキルアミン基、N−アリールアルキルアミン基、アルキルチオキシ基、アルキルスルホキシ基、N−アルキルヘテロアリールアミン基中のアルキル基は、前述したアルキル基の例示の通りである。具体的には、アルキルチオキシ基としては、メチルチオキシ基、エチルチオキシ基、tert−ブチルチオキシ基、ヘキシルチオキシ基、オクチルチオキシ基などがあり、アルキルスルホキシ基としては、メシル、エチルスルホキシ基、プロピルスルホキシ基、ブチルスルホキシ基などがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the alkyl group in the alkylamine group, the N-arylalkylamine group, the alkylthioxy group, the alkylsulfoxy group, and the N-alkylheteroarylamine group are as exemplified above for the alkyl group. Specifically, examples of the alkylthioxy group include a methylthioxy group, an ethylthioxy group, a tert-butylthioxy group, a hexylthioxy group, and an octylthioxy group.Examples of the alkylsulfoxy group include mesyl, ethylsulfoxy, Examples include, but are not limited to, propylsulfoxy and butylsulfoxy groups.

本明細書において、前記アルケニル基は、直鎖もしくは分枝鎖であってもよく、炭素数は特に限定されないが、2〜30のものが好ましい。具体例としては、ビニル、1−プロペニル、イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ブテニル、1−ペンテニル、2−ペンテニル、3−ペンテニル、3−メチル−1−ブテニル、1,3−ブタジエニル、アリル、1−フェニルビニル−1−イル、2−フェニルビニル−1−イル、2,2−ジフェニルビニル−1−イル、2−フェニル−2−(ナフチル−1−イル)ビニル−1−イル、2,2−ビス(ジフェニル−1−イル)ビニル−1−イル、スチルベニル基、スチレニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the alkenyl group may be linear or branched, and the number of carbon atoms is not particularly limited, but is preferably 2 to 30. Specific examples include vinyl, 1-propenyl, isopropenyl, 1-butenyl, 2-butenyl, 3-butenyl, 1-pentenyl, 2-pentenyl, 3-pentenyl, 3-methyl-1-butenyl, 1,3- Butadienyl, allyl, 1-phenylvinyl-1-yl, 2-phenylvinyl-1-yl, 2,2-diphenylvinyl-1-yl, 2-phenyl-2- (naphthyl-1-yl) vinyl-1- Yl, 2,2-bis (diphenyl-1-yl) vinyl-1-yl, a stilbenyl group, a styrenyl group, and the like, but are not limited thereto.

本明細書において、シリル基は、具体的には、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ビニルジメチルシリル基、プロピルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルシリル基、フェニルシリル基などがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, a silyl group specifically includes a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, a vinyldimethylsilyl group, a propyldimethylsilyl group, a triphenylsilyl group, a diphenylsilyl group, and a phenylsilyl group. And the like, but are not limited to these.

本明細書において、ホウ素基は、−BR100200であってもよいし、前記R100およびR200は、同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン;ニトリル基;置換もしくは非置換の炭素数3〜30の単環もしくは多環のシクロアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数1〜30の直鎖もしくは分枝鎖のアルキル基;置換もしくは非置換の炭素数6〜30の単環もしくは多環のアリール基;および置換もしくは非置換の炭素数2〜30の単環もしくは多環のヘテロアリール基からなる群より選択されてもよい。 In the present specification, boron group may be a -BR 100 R 200, wherein R 100 and R 200 are identical or different, each independently, hydrogen, deuterium, halogen, nitrile group, a substituted or unsubstituted Substituted or unsubstituted monocyclic or polycyclic cycloalkyl group having 3 to 30 carbon atoms; substituted or unsubstituted linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms; substituted or unsubstituted having 6 to 30 carbon atoms It may be selected from the group consisting of a monocyclic or polycyclic aryl group; and a substituted or unsubstituted monocyclic or polycyclic heteroaryl group having 2 to 30 carbon atoms.

本明細書において、ホスフィンオキシド基は、具体的には、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシドなどがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the phosphine oxide group specifically includes, but is not limited to, a diphenylphosphine oxide group and a dinaphthylphosphine oxide.

本明細書において、アリール基は、単環式または多環式であってもよい。   As used herein, an aryl group may be monocyclic or polycyclic.

前記アリール基が単環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数6〜30のものが好ましい。具体的には、単環式アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。   When the aryl group is a monocyclic aryl group, the number of carbon atoms is not particularly limited, but preferably has 6 to 30 carbon atoms. Specifically, the monocyclic aryl group may be, but is not limited to, a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, and the like.

前記アリール基が多環式アリール基の場合、炭素数は特に限定されないが、炭素数10〜30のものが好ましい。具体的には、多環式アリール基としては、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ペリレニル基、クリセニル基、フルオレニル基などになってもよいが、これらに限定されるものではない。   When the aryl group is a polycyclic aryl group, the number of carbon atoms is not particularly limited, but preferably has 10 to 30 carbon atoms. Specifically, the polycyclic aryl group may be a naphthyl group, an anthracenyl group, a phenanthryl group, a pyrenyl group, a perylenyl group, a chrysenyl group, a fluorenyl group, or the like, but is not limited thereto.

本明細書において、前記フルオレニル基は置換されていてもよいし、隣接した置換基が互いに結合して環を形成してもよい。   In the present specification, the fluorenyl group may be substituted, or adjacent substituents may be bonded to each other to form a ring.

前記フルオレニル基が置換される場合、

Figure 2020508368
などになってもよい。ただし、これらに限定されるものではない。 When the fluorenyl group is substituted,
Figure 2020508368
And so on. However, it is not limited to these.

本明細書において、アリールオキシ基、アリールチオキシ基、アリールスルホキシ基、N−アリールアルキルアミン基、N−アリールヘテロアリールアミン基、およびアリールホスフィン基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の通りである。具体的には、アリールオキシ基としては、フェノキシ基、p−トリルオキシ基、m−トリルオキシ基、3,5−ジメチル−フェノキシ基、2,4,6−トリメチルフェノキシ基、p−tert−ブチルフェノキシ基、3−ビフェニルオキシ基、4−ビフェニルオキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、4−メチル−1−ナフチルオキシ基、5−メチル−2−ナフチルオキシ基、1−アントリルオキシ基、2−アントリルオキシ基、9−アントリルオキシ基、1−フェナントリルオキシ基、3−フェナントリルオキシ基、9−フェナントリルオキシ基などがあり、アリールチオキシ基としては、フェニルチオキシ基、2−メチルフェニルチオキシ基、4−tert−ブチルフェニルチオキシ基などがあり、アリールスルホキシ基としては、ベンゼンスルホキシ基、p−トルエンスルホキシ基などがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the aryl group in the aryloxy group, the arylthioxy group, the arylsulfoxy group, the N-arylalkylamine group, the N-arylheteroarylamine group, and the arylphosphine group is exemplified by the aforementioned aryl group. It is as follows. Specifically, examples of the aryloxy group include a phenoxy group, a p-tolyloxy group, an m-tolyloxy group, a 3,5-dimethyl-phenoxy group, a 2,4,6-trimethylphenoxy group, and a p-tert-butylphenoxy group. , 3-biphenyloxy group, 4-biphenyloxy group, 1-naphthyloxy group, 2-naphthyloxy group, 4-methyl-1-naphthyloxy group, 5-methyl-2-naphthyloxy group, 1-anthryloxy Group, 2-anthryloxy group, 9-anthryloxy group, 1-phenanthryloxy group, 3-phenanthryloxy group, 9-phenanthryloxy group, and the like. As the arylthioxy group, A phenylthioxy group, a 2-methylphenylthioxy group, a 4-tert-butylphenylthioxy group and the like; The benzene sulfoxide group, p- there and toluene sulfoxide group, but is not limited thereto.

本明細書において、アリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノアリールアミン基、置換もしくは非置換のジアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリアリールアミン基がある。前記アリールアミン基中のアリール基は、単環式アリール基であってもよく、多環式アリール基であってもよい。前記アリール基が2以上を含むアリールアミン基は、単環式アリール基、多環式アリール基、または単環式アリール基と多環式アリール基を同時に含んでもよい。例えば、前記アリールアミン基中のアリール基は、前述したアリール基の例示の中から選択されてもよい。   In the present specification, examples of the arylamine group include a substituted or unsubstituted monoarylamine group, a substituted or unsubstituted diarylamine group, and a substituted or unsubstituted triarylamine group. The aryl group in the arylamine group may be a monocyclic aryl group or a polycyclic aryl group. The arylamine group containing two or more aryl groups may include a monocyclic aryl group, a polycyclic aryl group, or a monocyclic aryl group and a polycyclic aryl group simultaneously. For example, the aryl group in the arylamine group may be selected from the above-described examples of the aryl group.

本明細書において、ヘテロ環基は、炭素でない原子、異種原子を1以上含むものであって、具体的には、前記異種原子は、O、N、Se、およびSなどからなる群より選択される原子を1以上含むことができる。炭素数は特に限定されないが、炭素数2〜30のものが好ましく、前記ヘテロ環基は、単環式または多環式であってもよい。ヘテロ環基の例としては、チオフェン基、フラニル基、ピロール基、イミダゾリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基、ピリジル基、ビピリジル基、ピリミジル基、トリアジニル基、トリアゾリル基、アクリジル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、キノリニル基、キナゾリニル基、キノキサリニル基、フタラジニル基、ピリドピリミジル基、ピリドピラジニル基、ピラジノピラジニル基、イソキノリニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンズオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾカルバゾリル基、ベンゾチオフェン基、ジベンゾチオフェン基、ベンゾフラニル基、フェナントロリニル基(phenanthroline)、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、フェノチアジニル基、およびジベンゾフラニル基などがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the heterocyclic group includes one or more non-carbon atoms and hetero atoms. Specifically, the hetero atoms are selected from the group consisting of O, N, Se, S, and the like. One or more atoms. The number of carbon atoms is not particularly limited, but preferably has 2 to 30 carbon atoms, and the heterocyclic group may be monocyclic or polycyclic. Examples of heterocyclic groups include thiophene, furanyl, pyrrole, imidazolyl, thiazolyl, oxazolyl, oxadiazolyl, pyridyl, bipyridyl, pyrimidyl, triazinyl, triazolyl, acridyl, pyridazinyl, Pyrazinyl group, quinolinyl group, quinazolinyl group, quinoxalinyl group, phthalazinyl group, pyridopyrimidyl group, pyridopyrazinyl group, pyrazinopyrazinyl group, isoquinolinyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzoxazolyl group, benzimidazolyl group, benzothiazolyl group, Benzocarbazolyl group, benzothiophene group, dibenzothiophene group, benzofuranyl group, phenanthroline group, thiazolyl group, isoxazolyl group, oxadiazoli Group, thiadiazolyl group, phenothiazinyl group, and the like dibenzofuranyl group, but is not limited thereto.

本明細書において、ヘテロアリールアミン基の例としては、置換もしくは非置換のモノヘテロアリールアミン基、置換もしくは非置換のジヘテロアリールアミン基、または置換もしくは非置換のトリヘテロアリールアミン基がある。前記ヘテロアリール基が2以上を含むヘテロアリールアミン基は、単環式ヘテロアリール基、多環式ヘテロアリール基、または単環式ヘテロアリール基と多環式ヘテロアリール基を同時に含んでもよい。例えば、前記ヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基は、前述したヘテロ環基の例示の中から選択されてもよい。   In the present specification, examples of the heteroarylamine group include a substituted or unsubstituted monoheteroarylamine group, a substituted or unsubstituted diheteroarylamine group, and a substituted or unsubstituted triheteroarylamine group. The heteroarylamine group containing two or more heteroaryl groups may include a monocyclic heteroaryl group, a polycyclic heteroaryl group, or a monocyclic heteroaryl group and a polycyclic heteroaryl group simultaneously. For example, the heteroaryl group in the heteroarylamine group may be selected from the above-mentioned examples of the heterocyclic group.

本明細書において、N−アリールヘテロアリールアミン基およびN−アルキルヘテロアリールアミン基中のヘテロアリール基の例示は、前述したヘテロ環基の例示の通りである。   In the present specification, examples of the N-arylheteroarylamine group and the heteroaryl group in the N-alkylheteroarylamine group are the same as those of the heterocyclic group described above.

本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、下記化学式1−1で表される単位を含む。   In one embodiment of the present specification, the copolymer includes a unit represented by the following Chemical Formula 1-1.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記化学式1−1において、
m1、m2、m1’およびm2’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、
m1、m2、m1’およびm2’がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
q1、q2、q1’およびq2’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、
q1、q2、q1’およびq2’がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
X1、X2、X1’、X2’、Z1〜Z5およびZ1’〜Z5’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CRR’、SiRR’、PR、またはGeRR’であり、
E1は、第1共役単量体であり、
E2は、第2共役単量体であり、
R、R’、R1〜R4、R1’〜R4’、R11〜R18およびR11’〜R18’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
fは、モル分率であって、0< f <1の実数であり、
gは、モル分率であって、0< g <1の実数であり、
f+g=1であり、
nは、単位の繰り返し単位数であって、1〜10,000の整数である。
In the chemical formula 1-1,
m1, m2, m1 ′ and m2 ′ are the same or different from each other and are each independently an integer of 0 to 5,
When m1, m2, m1 ′ and m2 ′ are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
q1, q2, q1 ′ and q2 ′ are the same or different from each other and are each independently an integer of 1 to 5,
When q1, q2, q1 ′ and q2 ′ are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
X1, X2, X1 ′, X2 ′, Z1 to Z5 and Z1 ′ to Z5 ′ are the same or different from each other, and each independently represents S, O, Se, Te, NR, CRR ′, SiRR ′, PR, or GeRR. '
E1 is a first conjugated monomer,
E2 is a second conjugated monomer,
R, R ', R1 to R4, R1' to R4 ', R11 to R18 and R11' to R18 'are the same or different and are each independently hydrogen; deuterium; halogen; nitrile; nitro; An amide group; a substituted or unsubstituted alkyl group; a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted silyl group, a substituted or unsubstituted group. A substituted or unsubstituted amine group; a substituted or unsubstituted aryl phosphine group; a substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group. ,
f is a mole fraction and is a real number satisfying 0 <f <1;
g is a molar fraction and is a real number satisfying 0 <g <1;
f + g = 1,
n is the number of repeating units, and is an integer of 1 to 10,000.

本明細書において、「共役(conjugated)単量体」は、化合物の構造内に2つ以上の多重結合が単結合1つを間に挟んで存在し、相互作用を示すものを意味する。この時、共役単量体は、第1共役単量体および第2共役単量体のすべてを意味する。   As used herein, the term "conjugated monomer" means one in which two or more multiple bonds are present with one single bond interposed therebetween in the structure of the compound and exhibit an interaction. At this time, the conjugated monomer means both the first conjugated monomer and the second conjugated monomer.

本明細書において、共役単量体は、高分子内に含まれる共役単量体に由来する繰り返し単位を意味することができる。   In this specification, a conjugated monomer can mean a repeating unit derived from a conjugated monomer contained in a polymer.

本明細書の一実施態様において、前記第1共役単量体および第2共役単量体は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルケニレン基、置換もしくは非置換のアリーレン基、および置換もしくは非置換の2価のヘテロ環基のうち1または2以上の基の組み合わせであってもよい。   In one embodiment of the present specification, the first conjugate monomer and the second conjugate monomer are each independently a substituted or unsubstituted alkenylene group, a substituted or unsubstituted arylene group, and a substituted or unsubstituted And a combination of one or more of the divalent heterocyclic groups.

本明細書において、前記アルケニレン基は、2価の基であることを除き、前述したアルケニル基に関する説明が適用可能である。   In the present specification, the description regarding the alkenyl group described above is applicable except that the alkenylene group is a divalent group.

本明細書において、前記アリーレン基は、2価の基であることを除き、前述したアリール基に関する説明が適用可能である。   In the present specification, the above description regarding the aryl group can be applied, except that the arylene group is a divalent group.

本明細書において、前記2価のヘテロ環基は、2価の基であることを除き、前述したヘテロ環基に関する説明が適用可能である。   In the present specification, the description regarding the heterocyclic group described above is applicable except that the divalent heterocyclic group is a divalent group.

本明細書の一実施態様によれば、前記共役単量体は、電子供与体構造または電子受容体構造を含む。   According to one embodiment of the present specification, the conjugated monomer includes an electron donor structure or an electron acceptor structure.

本明細書の一実施態様において、前記第1共役単量体および第2共役単量体は、それぞれ独立に、下記構造のうちのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせを含む。   In one embodiment of the present specification, the first conjugate monomer and the second conjugate monomer each independently include any one or a combination of two or more of the following structures.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記構造において、
a、a’、bおよびb’は、それぞれ1〜5の整数であり、
a、a’、bおよびb’がそれぞれ2以上の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なり、
X11〜X30およびX33〜X40は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CR、SiR、PR、またはGeRであり、
X31およびX32は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、C、Si、またはGeであり、
R101〜R124、RおよびRは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
In the above structure,
a, a ', b and b' are each an integer of 1 to 5,
When a, a ', b and b' are each 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other;
X11~X30 and X33~X40, equal to or different from each other, each independently, S, O, Se, Te , NR d, CR d R e, a SiR d R e, PR d or GeR d R e,,
X31 and X32 are the same or different from each other, and each is independently C, Si, or Ge;
R101~R124, R d and R e, equal to or different from each other, each independently, hydrogen, deuterium, a halogen group; a nitrile group; a nitro group; a hydroxyl group; a carbonyl group; an ester group; an imide group; amide group; substituted Or a substituted or unsubstituted cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted alkoxy group; a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted alkylthioxy group, or a substituted or unsubstituted arylthioxy A substituted or unsubstituted alkylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted alkenyl group; a substituted or unsubstituted silyl group; a substituted or unsubstituted boron group; An amine group; a substituted or unsubstituted arylphosphine group; Ku is unsubstituted phosphine oxide group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group; a substituted or unsubstituted aryl group.

本明細書の一実施態様において、前記第1共役単量体および第2共役単量体は、それぞれ下記構造のうちのいずれか1つである。   In one embodiment of the present specification, the first conjugate monomer and the second conjugate monomer each have any one of the following structures.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記構造において、
X11〜X14、X19、X20、X33〜X40、X11’およびX11’’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CR、SiR、PR、またはGeRであり、
R101〜R110、R117〜R124、R101’、R101’’、R102’、R102’’、RおよびRは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
In the above structure,
X11~X14, X19, X20, X33~X40, X11 ' and X11'', equal to or different from each other, each independently, S, O, Se, Te , NR d, CR d R e, SiR d R e, is a PR d or GeR d R e,,
R101~R110, R117~R124, R101 ', R101 '',R102', R102 '', R d and R e, equal to or different from each other, each independently, hydrogen, deuterium, a halogen group; a nitrile group; a nitro A hydroxy group; a carbonyl group; an ester group; an imide group; an amide group; a substituted or unsubstituted alkyl group; a substituted or unsubstituted cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted alkoxy group; A substituted or unsubstituted alkylthioxy group; a substituted or unsubstituted arylthioxy group; a substituted or unsubstituted alkylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted alkenyl group; Unsubstituted silyl group; substituted or unsubstituted boron group; substituted or unsubstituted Conversion of the amine groups; or substituted or unsubstituted heterocyclic group; a substituted or unsubstituted aryl phosphine group; a substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group.

本明細書の一実施態様において、前記X11〜X14、X19、X20、X33〜X40、X11’およびX11’’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、SまたはCRであり、RおよびRは、前述したものと同じである。 In one embodiment of the present specification, the X11~X14, X19, X20, X33~X40, X11 ' and X11'', equal to or different from each other, each independently, S or CR d R e, R d And Re are the same as described above.

本明細書の一実施態様において、前記X11〜X14、X19、X20、X33〜X36、X39、X40、X11’およびX11’’は、それぞれSである。   In one embodiment of the present specification, X11 to X14, X19, X20, X33 to X36, X39, X40, X11 'and X11 "are each S.

本明細書の一実施態様において、前記X37およびX38は、CRであり、RおよびRは、置換もしくは非置換のアリール基である。 In one embodiment of the present specification, the X37 and X38 are CR d R e, R d and R e is a substituted or unsubstituted aryl group.

本明細書の一実施態様において、前記R101〜R110、R117〜R124、R101’、R101’’、R102’、R102’’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。   In one embodiment of the present specification, R101 to R110, R117 to R124, R101 ′, R101 ″, R102 ′, and R102 ″ are the same or different from each other, and each independently represents hydrogen; a halogen group; A substituted or unsubstituted alkoxy group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.

本明細書の一実施態様において、前記R101およびR102は、それぞれ水素である。   In one embodiment of the present specification, R101 and R102 are each hydrogen.

本明細書の一実施態様において、前記R101、R101’、R101’’、R102、R102’およびR102’’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R 101, R 101 ′, R 101 ″, R 102, R 102 ′, and R 102 ″ are the same or different and are each independently hydrogen; a substituted or unsubstituted alkyl group; Alternatively, it is an unsubstituted alkoxy group.

本明細書の一実施態様において、前記R101、R101’、R101’’、R102、R102’およびR102’’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;炭素数1〜15のアルキル基;または炭素数1〜15の置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R 101, R 101 ′, R 101 ″, R 102, R 102 ′, and R 102 ″ are the same or different and are each independently hydrogen; an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms; It is a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R103〜R108は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R103 to R108 are the same or different and are each independently hydrogen; a substituted or unsubstituted alkyl group; or a substituted or unsubstituted alkoxy group.

本明細書の一実施態様において、前記R103およびR108は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R103 and R108 are the same as or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group.

本明細書の一実施態様において、前記R104およびR107は、水素である。   In one embodiment of the present specification, R104 and R107 are hydrogen.

本明細書の一実施態様において、前記R105およびR106は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R105 and R106 are the same or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted alkoxy group.

本明細書の一実施態様において、前記R105およびR106は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜15の置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R105 and R106 are the same as or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R109およびR110は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のヘテロ環基である。   In one embodiment of the present specification, R109 and R110 are the same or different and are each independently a substituted or unsubstituted heterocyclic group.

本明細書の一実施態様において、前記R109およびR110は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基で置換されたヘテロ環基である。   In one embodiment of the present specification, R109 and R110 are the same or different from each other, and are each independently a heterocyclic group substituted with an alkyl group.

本明細書の一実施態様において、前記R109およびR110は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、アルキル基で置換されたチオフェン基である。   In one embodiment of the present specification, R109 and R110 are the same or different from each other, and are each independently a thiophene group substituted with an alkyl group.

本明細書の一実施態様において、前記R121およびR122は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基である。   In one embodiment of the present specification, R121 and R122 are the same or different from each other, and are each independently a halogen group.

本明細書の一実施態様において、前記R121およびR122は、フッ素である。   In one embodiment of the present specification, R121 and R122 are fluorine.

本明細書の一実施態様において、前記R117〜R120は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;または置換もしくは非置換のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R117 to R120 are the same or different and are each independently hydrogen; or a substituted or unsubstituted alkyl group.

本明細書の一実施態様において、前記R117およびR120は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R117 and R120 are the same or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group.

本明細書の一実施態様において、前記R117およびR120は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜15の置換もしくは非置換のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R117 and R120 are the same or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R117およびR120は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜15の分枝鎖アルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R117 and R120 are the same or different from each other, and are each independently a branched alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R118およびR119は、水素である。   In one embodiment of the present specification, R118 and R119 are hydrogen.

本明細書の一実施態様において、前記R123およびR124は、水素である。   In one embodiment of the present specification, R123 and R124 are hydrogen.

本明細書の一実施態様において、前記第1共役単量体および第2共役単量体は、それぞれ下記構造のうちのいずれか1つである。すなわち、前記E1およびE2は、それぞれ下記構造のうちのいずれか1つである。   In one embodiment of the present specification, the first conjugate monomer and the second conjugate monomer each have any one of the following structures. That is, E1 and E2 each have any one of the following structures.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、下記化学式1−2で表される単位を含む。   In one embodiment of the present specification, the copolymer includes a unit represented by the following Chemical Formula 1-2.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記化学式1−2において、
f、g、n、m1、m2、m1’、m2’、q1、q2、q1’、q2’、X1、X2、X1’、X2’、Z1〜Z5、Z1’〜Z5’、E1、E2、R1、R4、R1’、R4’、R11〜R18およびR11’〜R18’は、化学式1−1で定義したものと同じであり、
R51、R51’、R52およびR52’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、 置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基である。
In the above chemical formula 1-2,
f, g, n, m1, m2, m1 ′, m2 ′, q1, q2, q1 ′, q2 ′, X1, X2, X1 ′, X2 ′, Z1 to Z5, Z1 ′ to Z5 ′, E1, E2, R1, R4, R1 ′, R4 ′, R11 to R18 and R11 ′ to R18 ′ are the same as defined in Chemical formula 1-1,
R51, R51 ′, R52 and R52 ′ are the same or different and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group; or a substituted or unsubstituted aryl group.

本明細書の一実施態様において、前記R51、R51’、R52およびR52’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R51, R51 ', R52, and R52' are the same or different from each other, and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group.

本明細書の一実施態様において、前記R51、R51’、R52およびR52’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜30のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R51, R51 ', R52, and R52' are the same or different from each other, and are each independently an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R51、R51’、R52およびR52’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R51, R51 ', R52 and R52' are the same or different from each other, and are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R51、R51’、R52およびR52’は、互いに同一であり、それぞれ独立に、炭素数1〜15のアルキル基である。   In one embodiment of the present specification, R51, R51 ', R52 and R52' are the same as each other and each independently represents an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。   In one embodiment of the present specification, R1 to R4 and R11 to R18 are the same or different from each other and are each independently hydrogen; a halogen group; a substituted or unsubstituted alkyl group; a substituted or unsubstituted alkoxy group; Or an unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.

本明細書の一実施態様において、前記R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R1 to R4 and R11 to R18 are the same or different and are each independently a hydrogen; a halogen group; or a substituted or unsubstituted alkoxy group.

本明細書の一実施態様において、前記R1およびR4は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基である。   In one embodiment of the present specification, R1 and R4 are the same or different from each other, and are each independently a halogen group.

本明細書の一実施態様において、前記R1およびR4は、フッ素である。   In one embodiment of the present specification, R1 and R4 are fluorine.

本明細書の一実施態様において、前記R2およびR3は、それぞれ置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 and R3 are each a substituted or unsubstituted alkoxy group.

本明細書の一実施態様において、前記R2およびR3は、それぞれ炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 and R3 are each a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R2およびR3は、それぞれ炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 and R3 are each a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R2およびR3は、それぞれ炭素数1〜15のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 and R3 are each an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R11〜R18は、水素である。   In one embodiment of the present specification, R11 to R18 are hydrogen.

本明細書の一実施態様において、前記Z1〜Z5およびZ1’〜Z5’は、Sである。   In one embodiment of the present specification, Z1 to Z5 and Z1 'to Z5' are S.

本明細書の一実施態様において、前記X1およびX2は、Sである。   In one embodiment of the present specification, X1 and X2 are S.

本明細書の一実施態様において、前記R1’〜R4’およびR11’〜R18’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。   In one embodiment of the present specification, R1 ′ to R4 ′ and R11 ′ to R18 ′ are the same or different and are each independently hydrogen; a halogen group; a substituted or unsubstituted alkyl group; An alkoxy group; a substituted or unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.

本明細書の一実施態様において、前記R1’〜R4’およびR11’〜R18’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R1 'to R4' and R11 'to R18' are the same or different and are each independently a hydrogen; a halogen group; or a substituted or unsubstituted alkoxy group.

本明細書の一実施態様において、前記R1’およびR4’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基である。   In one embodiment of the present specification, R1 'and R4' are the same or different from each other, and are each independently a halogen group.

本明細書の一実施態様において、前記R1’およびR4’は、フッ素である。   In one embodiment of the present specification, R1 'and R4' are fluorine.

本明細書の一実施態様において、前記R2’およびR3’は、置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 'and R3' are a substituted or unsubstituted alkoxy group.

本明細書の一実施態様において、前記R2’およびR3’は、それぞれ炭素数1〜30の置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 'and R3' are each a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 30 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R2’およびR3’は、それぞれ炭素数1〜20の置換もしくは非置換のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 'and R3' are each a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R2’およびR3’は、それぞれ炭素数1〜15のアルコキシ基である。   In one embodiment of the present specification, R2 'and R3' are each an alkoxy group having 1 to 15 carbon atoms.

本明細書の一実施態様において、前記R11’〜R18’は、水素である。   In one embodiment of the present specification, R11 'to R18' are hydrogen.

本明細書の一実施態様において、前記m1、m2、m1’、m2’、q1、q2、q1’およびq2’は、それぞれ1である。   In one embodiment of the present specification, m1, m2, m1 ', m2', q1, q2, q1 'and q2' are each 1.

本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、下記構造のうちのいずれか1つを含む。   In one embodiment of the present specification, the copolymer includes any one of the following structures.

Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記構造において、
fは、モル分率であって、0< f <1の実数であり、
gは、モル分率であって、0< g <1の実数であり、
f+g=1であり、
nは、単位の繰り返し単位数であって、1〜10,000の整数である。
In the above structure,
f is a mole fraction and is a real number satisfying 0 <f <1;
g is a molar fraction and is a real number satisfying 0 <g <1;
f + g = 1,
n is the number of repeating units, and is an integer of 1 to 10,000.

本明細書の一実施態様において、前記fおよびgは、互いに同一または異なり、それぞれ0.3〜0.7の実数であり、f+g=1である。   In one embodiment of the present specification, f and g are the same or different from each other, each is a real number of 0.3 to 0.7, and f + g = 1.

本明細書の一実施態様において、前記fは、0.3であり、gは、0.7である。   In one embodiment of the present specification, f is 0.3 and g is 0.7.

本明細書の一実施態様において、前記fは、0.7であり、gは、0.3である。   In one embodiment of the present specification, f is 0.7 and g is 0.3.

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の末端基は、置換もしくは非置換のアリール基、または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。具体的には、本明細書の一実施態様において、前記共重合体の末端基は、チオフェン基、または置換もしくは非置換のフェニル基である。   In one embodiment of the present specification, the terminal group of the copolymer is a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted heterocyclic group. Specifically, in one embodiment of the present specification, the terminal group of the copolymer is a thiophene group or a substituted or unsubstituted phenyl group.

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の数平均分子量は、2,000g/mol〜30,000,000g/molである。好ましくは、前記共重合体の数平均分子量は、5,000g/mol〜10,000,000g/molである。より好ましくは、前記共重合体の数平均分子量は、10,000g/mol〜5,000,000g/molである。   In one embodiment of the present specification, the copolymer has a number average molecular weight of 2,000 g / mol to 30,000,000 g / mol. Preferably, the copolymer has a number average molecular weight of 5,000 g / mol to 10,000,000 g / mol. More preferably, the copolymer has a number average molecular weight of 10,000 g / mol to 5,000,000 g / mol.

本明細書の一実施態様において、前記共重合体は、1〜100の分子量分布(PDI)を有することができる。好ましくは、前記共重合体は、1〜3の分子量分布を有する。   In one embodiment of the present specification, the copolymer may have a molecular weight distribution (PDI) of 1 to 100. Preferably, the copolymer has a molecular weight distribution of 1-3.

本明細書の一実施態様は、下記化学式1で表される第1化合物;
下記化学式2で表される第2化合物;および
下記化学式3で表される第3化合物を反応させるステップを含む共重合体の製造方法を提供する。
One embodiment of the present specification provides a first compound represented by the following Chemical Formula 1:
A method for producing a copolymer, comprising: reacting a second compound represented by the following Chemical Formula 2; and a third compound represented by the following Chemical Formula 3:

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記化学式1〜3において、
m1およびm2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、
m1およびm2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
q1およびq2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、
q1およびq2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
A1、A1’、A2、A2’、A3およびA3’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;置換もしくは非置換のホウ素基;または−SnRであり、
E1は、第1共役単量体であり、
E2は、前記第1共役単量体とは異なる第2共役単量体であり、
X1、X2およびZ1〜Z5は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CRR’、SiRR’、PR、またはGeRR’であり、
、R、R、R、R’、R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
In the chemical formulas 1 to 3,
m1 and m2 are the same or different and are each independently an integer of 0 to 5,
When m1 and m2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
q1 and q2 are the same or different and are each independently an integer of 1 to 5,
When q1 and q2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
A1, A1 ′, A2, A2 ′, A3 and A3 ′ are the same or different and are each independently a halogen group; a substituted or unsubstituted boron group; or —SnR a R b R c ,
E1 is a first conjugated monomer,
E2 is a second conjugate monomer different from the first conjugate monomer,
X1, X2 and Z1 to Z5 are the same or different from each other, and each independently is S, O, Se, Te, NR, CRR ′, SiRR ′, PR, or GeRR ′;
R a , R b , R c , R, R ′, R 1 to R 4 and R 11 to R 18 are the same or different and are each independently hydrogen; deuterium; a halogen group; a nitrile group; a nitro group; Group; ester group; imide group; amide group; substituted or unsubstituted alkyl group; substituted or unsubstituted cycloalkyl group; substituted or unsubstituted alkoxy group; substituted or unsubstituted aryloxy group; A substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; substituted or unsubstituted amine group; substituted or unsubstituted ant A substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.

本明細書の一実施態様において、前記A1、A1’、A2、A2’、A3およびA3’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;または−SnRであり、R、R、およびRは、前述した通りである。 In one embodiment of the present specification, A1, A1 ′, A2, A2 ′, A3 and A3 ′ are the same or different from each other, and each independently represents a halogen group; or —SnR a R b R c , a , R b , and R c are as described above.

本明細書の一実施態様において、前記A1、A1’、A2、A2’、A3およびA3’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、臭素、または−SnRであり、R、R、およびRは、メチル基である。 In one embodiment of the present specification, A1, A1 ′, A2, A2 ′, A3 and A3 ′ are the same or different from each other, and are each independently bromine or —SnR a R b R c , and R a , R b , and R c are methyl groups.

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の製造方法の化学式1は、前述した共重合体の化学式1と同じである。   In one embodiment of the present specification, Chemical Formula 1 of the method for producing the copolymer is the same as Chemical Formula 1 of the copolymer described above.

本明細書の一実施態様において、前記化学式2のE1および化学式3のE2は、前記共重合体で定義したものと同じである。例えば、前記E1およびE2は、互いに異なり、それぞれ下記構造のうちのいずれか1つである。   In one embodiment of the present specification, E1 of Formula 2 and E2 of Formula 3 are the same as defined for the copolymer. For example, E1 and E2 are different from each other and each has one of the following structures.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の製造方法は、溶媒に第1化合物;第2化合物;および第3化合物を溶解させるステップを含む。   In one embodiment of the present specification, the method for producing a copolymer includes a step of dissolving a first compound; a second compound; and a third compound in a solvent.

本明細書の一実施態様において、前記溶媒は、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、またはトリクロロベンゼンであってもよい。   In one embodiment of the present specification, the solvent may be chlorobenzene, dichlorobenzene, or trichlorobenzene.

本明細書の一実施態様において、前記溶液内の第2化合物の含有量は、第1化合物1mol対比、0.3mol〜0.7molである。   In one embodiment of the present specification, the content of the second compound in the solution is 0.3 mol to 0.7 mol based on 1 mol of the first compound.

本明細書の一実施態様において、前記溶液内の第3化合物の含有量は、第1化合物1mol対比、0.3mol〜0.7molである。   In one embodiment of the present specification, the content of the third compound in the solution is 0.3 mol to 0.7 mol based on 1 mol of the first compound.

本明細書の一実施態様において、前記溶液は、前記溶媒に第1化合物、第2化合物、および第3化合物が溶解しているものを意味する。   In one embodiment of the present specification, the solution means a solution in which the first compound, the second compound, and the third compound are dissolved in the solvent.

本明細書の一実施態様において、前記共重合体の製造方法は、前記第1溶媒に第1化合物、第2化合物、および第3化合物を溶解させた後、90℃〜150℃で還流させるステップを含む。   In one embodiment of the present specification, the method for producing a copolymer includes a step of dissolving a first compound, a second compound, and a third compound in the first solvent and then refluxing the mixture at 90 ° C to 150 ° C. including.

本明細書の一実施態様は、第1電極と、
前記第1電極に対向して備えられる第2電極と、
前記第1電極と第2電極との間に備えられ、光活性層を含む1層以上の有機物層とを含み、
前記有機物層のうちの1層以上は、前記共重合体を含むものである有機太陽電池を提供する。
One embodiment herein includes a first electrode;
A second electrode provided to face the first electrode;
Provided between the first electrode and the second electrode, including one or more organic layers including a photoactive layer;
One or more of the organic material layers provide an organic solar cell including the copolymer.

図1は、基板101と、第1電極102と、正孔輸送層103と、光活性層104と、第2電極105とを含む、本明細書の一実施態様に係る有機太陽電池を示す図である。   FIG. 1 illustrates an organic solar cell according to one embodiment of the present specification, including a substrate 101, a first electrode 102, a hole transport layer 103, a photoactive layer 104, and a second electrode 105. It is.

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、付加的な有機物層をさらに含んでもよい。前記有機太陽電池は、多様な機能を同時に有する有機物を用いることで、有機物層の数を減少させることができる。   In one embodiment of the present specification, the organic solar cell may further include an additional organic material layer. The organic solar cell can reduce the number of organic material layers by using organic materials having various functions at the same time.

本明細書の一実施態様において、前記有機太陽電池は、第1電極と、光活性層と、第2電極とを含む。前記有機太陽電池は、基板、正孔輸送層、および/または電子輸送層がさらに含まれてもよい。   In one embodiment of the present specification, the organic solar cell includes a first electrode, a photoactive layer, and a second electrode. The organic solar cell may further include a substrate, a hole transport layer, and / or an electron transport layer.

本明細書の一実施態様において、前記光活性層は、前記共重合体を含む。   In one embodiment of the present specification, the photoactive layer includes the copolymer.

本明細書の一実施態様において、前記有機物層は、正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送および正孔注入を同時に行う層を含み、前記正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送および正孔注入を同時に行う層は、前記共重合体を含む。   In one embodiment of the present specification, the organic material layer includes a hole transport layer, a hole injection layer, or a layer that simultaneously performs hole transport and hole injection, wherein the hole transport layer, the hole injection layer, Alternatively, a layer that simultaneously performs hole transport and hole injection contains the copolymer.

もう一つの実施態様において、前記有機物層は、電子注入層、電子輸送層、または電子注入および電子輸送を同時に行う層を含み、前記電子注入層、電子輸送層、または電子注入および電子輸送を同時に行う層は、前記共重合体を含む。   In another embodiment, the organic material layer includes an electron injection layer, an electron transport layer, or a layer that performs electron injection and electron transport simultaneously, and the electron injection layer, the electron transport layer, or the electron injection and electron transport simultaneously. The layer to be performed contains the copolymer.

本明細書の一実施態様において、前記第1電極は、アノードであり、第2電極は、カソードである。本明細書の他の実施態様において、前記第1電極は、カソードであり、第2電極は、アノードである。   In one embodiment of the present specification, the first electrode is an anode, and the second electrode is a cathode. In another embodiment of the present specification, the first electrode is a cathode, and the second electrode is an anode.

本明細書の一実施態様において、有機太陽電池は、カソード、光活性層、およびアノードの順に配列されてもよく、アノード、光活性層、およびカソードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。   In one embodiment herein, the organic solar cell may be arranged in the order of a cathode, a photoactive layer, and an anode, or may be arranged in the order of an anode, a photoactive layer, and a cathode, but is not limited thereto. Not done.

もう一つの実施態様において、前記有機太陽電池は、アノード、正孔輸送層、光活性層、電子輸送層、およびカソードの順に配列されてもよく、カソード、電子輸送層、光活性層、正孔輸送層、およびアノードの順に配列されてもよいが、これに限定されない。   In another embodiment, the organic solar cell may be arranged in the order of an anode, a hole transport layer, a photoactive layer, an electron transport layer, and a cathode, wherein the cathode, the electron transport layer, the photoactive layer, the hole The transport layer and the anode may be arranged in this order, but are not limited thereto.

本明細書の一実施態様において、前記光活性層は、電子供与体および受容体を含み、前記電子供与体は、前記共重合体を含む。   In one embodiment of the present specification, the photoactive layer includes an electron donor and an acceptor, and the electron donor includes the copolymer.

本明細書の一実施態様において、前記電子受容体物質は、フラーレン、フラーレン誘導体、バソクプロイン、半導体性元素、半導体性化合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択されてもよい。具体的には、前記電子受容体物質は、PC60BM(phenyl C60−butyric acid methyl ester)、PC61BM(phenyl C61−butyric acid methyl ester)、またはPC71BM(phenyl C71−butyric acid methyl ester)になってもよい。 In one embodiment of the present specification, the electron acceptor substance may be selected from the group consisting of fullerene, fullerene derivative, bathocuproine, semiconductive element, semiconductive compound, and a combination thereof. Specifically, the electron acceptor material, PC 60 BM (phenyl C 60 -butyric acid methyl ester), PC 61 BM (phenyl C 61 -butyric acid methyl ester), or PC 71 BM (phenyl C 71 -butyric acid methyl ester).

本明細書の一実施態様において、前記電子供与体および電子受容体は、バルクヘテロジャンクション(BHJ)を構成する。電子供与体物質および電子受容体物質は、1:10〜10:1の比率(w/w)で混合される。具体的には、電子供与体物質および電子受容体物質は、1:1〜1:10の比率(w/w)で混合され、さらに具体的には、電子供与体物質および電子受容体物質は、1:1〜1:5の比率(w/w)で混合される。必要に応じて、電子供与体物質および電子受容体物質は、1:1〜1:3の比率(w/w)で混合されてもよい。   In one embodiment of the present specification, the electron donor and the electron acceptor constitute a bulk heterojunction (BHJ). The electron donor material and the electron acceptor material are mixed in a ratio (w / w) of 1:10 to 10: 1. Specifically, the electron donor material and the electron acceptor material are mixed in a ratio (w / w) of 1: 1 to 1:10, and more specifically, the electron donor material and the electron acceptor material are , 1: 1 to 1: 5 (w / w). If necessary, the electron donor material and the electron acceptor material may be mixed in a ratio (w / w) of 1: 1 to 1: 3.

本明細書の一実施態様において、前記光活性層は、n型有機物層およびp型有機物層を含む二層薄膜(bilayer)構造であり、前記p型有機物層は、前記共重合体を含む。   In one embodiment of the present specification, the photoactive layer has a two-layer thin-film structure including an n-type organic material layer and a p-type organic material layer, and the p-type organic material layer includes the copolymer.

本明細書において、前記基板は、透明性、表面平滑性、取扱容易性および防水性に優れたガラス基板または透明プラスチック基板になってもよいが、これに限定されず、有機太陽電池に通常用いられる基板であれば制限はない。具体的には、ガラス、またはPET(polyethylene terephthalate)、PEN(polyethylene naphthalate)、PP(polypropylene)、PI(polyimide)、TAC(triacetyl cellulose)などがあるが、これらに限定されるものではない。   In the present specification, the substrate may be a glass substrate or a transparent plastic substrate having excellent transparency, surface smoothness, ease of handling, and waterproofness, but is not limited thereto, and is generally used for an organic solar cell. There is no limitation as long as the substrate can be used. Specific examples include, but are not limited to, glass, PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PP (polypropylene), PI (polyimide), and TAC (triacetyl cellulose).

前記第1電極は、透明で導電性の優れた物質になってもよいが、これに限定されない。バナジウム、クロム、銅、亜鉛、金のような金属、またはこれらの合金;亜鉛酸化物、インジウム酸化物、インジウムスズ酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)のような金属酸化物;ZnO:AlまたはSnO:Sbのような金属と酸化物との組み合わせ;ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ[3,4−(エチレン−1,2−ジオキシ)チオフェン](PEDOT)、ポリピロールおよびポリアニリンのような導電性高分子などがあるが、これらにのみ限定されるものではない。 The first electrode may be a transparent material having excellent conductivity, but is not limited thereto. Metals such as vanadium, chromium, copper, zinc, gold or alloys thereof; metal oxides such as zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO); ZnO : A combination of metal and oxide such as Al or SnO 2 : Sb; poly (3-methylthiophene), poly [3,4- (ethylene-1,2-dioxy) thiophene] (PEDOT), polypyrrole and polyaniline However, the conductive polymer is not limited thereto.

前記第1電極の形成方法は特に限定されないが、例えば、スパッタリング、E−ビーム、熱蒸着、スピンコーティング、スクリーンプリンティング、インクジェットプリンティング、ドクターブレード、またはグラビアプリンティング法を用いて基板の一面に塗布されるか、フィルム形態にコーティングされることにより形成される。   The method of forming the first electrode is not particularly limited, but is applied to one surface of the substrate using, for example, sputtering, E-beam, thermal evaporation, spin coating, screen printing, inkjet printing, doctor blade, or gravure printing. Alternatively, it is formed by coating in a film form.

前記第1電極を基板上に形成する場合、これは、洗浄、水分除去および親水性改質過程を経ることができる。   When the first electrode is formed on a substrate, the first electrode may be subjected to washing, removing water, and modifying hydrophilicity.

例えば、パターニングされたITO基板を洗浄剤、アセトン、イソプロピルアルコール(IPA)で順次に洗浄した後、水分除去のために、加熱板で100℃〜150℃で1分〜30分間、好ましくは、120℃で10分間乾燥し、基板が完全に洗浄されると、基板表面を親水性に改質する。   For example, after the patterned ITO substrate is sequentially washed with a cleaning agent, acetone, and isopropyl alcohol (IPA), in order to remove moisture, a heating plate is used at 100 ° C. to 150 ° C. for 1 minute to 30 minutes, preferably 120 minutes. After drying at 10 ° C. for 10 minutes and the substrate being completely washed, the surface of the substrate is modified to be hydrophilic.

前記のような表面改質により、接合表面電位を光活性層の表面電位に適した水準に維持することができる。また、改質時、第1電極上に高分子薄膜の形成が容易になり、薄膜の品質が向上することもできる。   By such surface modification, the junction surface potential can be maintained at a level suitable for the surface potential of the photoactive layer. Further, at the time of the modification, the formation of the polymer thin film on the first electrode becomes easy, and the quality of the thin film can be improved.

第1電極のための前処理技術としては、a)平行平板型放電を利用した表面酸化法、b)真空状態でUV紫外線を用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法、およびc)プラズマによって生成された酸素ラジカルを用いて酸化する方法などがある。   The pretreatment techniques for the first electrode include a) a surface oxidation method using a parallel plate type discharge, b) a method of oxidizing the surface through ozone generated using UV ultraviolet light in a vacuum state, and c) plasma. Oxidation using the oxygen radicals generated by the method.

第1電極または基板の状態によって、前記方法の一つを選択することができる。ただし、どの方法を利用しても、共通して、第1電極または基板表面の酸素離脱を防止し、水分および有機物の残留を最大限に抑制することが好ましい。この時、前処理の実質的な効果を極大化することができる。   One of the above methods can be selected according to the state of the first electrode or the substrate. However, regardless of which method is used, it is commonly preferable to prevent the desorption of oxygen from the surface of the first electrode or the substrate and to suppress the remaining of moisture and organic substances to the maximum. At this time, the substantial effect of the pretreatment can be maximized.

具体例として、UVを用いて生成されたオゾンを通して表面を酸化する方法を使用することができる。この時、超音波洗浄後、パターニングされたITO基板を加熱板(hot plate)でベーク(baking)してよく乾燥させた後、チャンバに投入し、UVランプを作用させて、酸素ガスがUV光と反応して発生するオゾンによってパターニングされたITO基板を洗浄することができる。   As a specific example, a method of oxidizing the surface through ozone generated using UV can be used. At this time, after the ultrasonic cleaning, the patterned ITO substrate is baked with a heating plate (hot plate) and dried well, then put into a chamber, and a UV lamp is actuated to cause oxygen gas to emit UV light. The ITO substrate patterned by ozone generated by reacting with the substrate can be washed.

しかし、本明細書におけるパターニングされたITO基板の表面改質方法は特に限定させる必要はなく、基板を酸化させる方法であればいかなる方法でも構わない。   However, the method for modifying the surface of the patterned ITO substrate in the present specification is not particularly limited, and any method may be used as long as it oxidizes the substrate.

前記第2電極は、仕事関数の小さい金属になってもよいが、これに限定されない。具体的には、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム、カリウム、チタン、インジウム、イットリウム、リチウム、ガドリニウム、アルミニウム、銀、スズおよび鉛のような金属、またはこれらの合金;LiF/Al、LiO/Al、LiF/Fe、Al:Li、Al:BaF、Al:BaF:Baのような多層構造の物質になってもよいが、これに限定されるものではない。 The second electrode may be a metal having a small work function, but is not limited thereto. Specifically, metals such as magnesium, calcium, sodium, potassium, titanium, indium, yttrium, lithium, gadolinium, aluminum, silver, tin and lead, or alloys thereof; LiF / Al, LiO 2 / Al, LiF / Fe, Al: Li, Al: BaF 2 , Al: BaF 2 : Ba may be a material having a multilayer structure, but is not limited thereto.

前記第2電極は、5×10−7torr以下の真空度を示す熱蒸着器の内部で蒸着されて形成されるが、この方法にのみ限定されるものではない。 The second electrode is formed by being deposited in a thermal evaporator having a degree of vacuum of 5 × 10 −7 torr or less, but is not limited thereto.

前記正孔輸送層および/または電子輸送層物質は、光活性層で分離された電子と正孔を電極に効率的に伝達させる役割を担い、物質を特に制限しない。   The material of the hole transport layer and / or the electron transport layer plays a role of efficiently transmitting electrons and holes separated by the photoactive layer to the electrode, and does not particularly limit the material.

前記正孔輸送層物質は、PEDOT:PSS(Poly(3,4−ethylenediocythiophene)doped with poly(styrenesulfonic acid))、モリブデン酸化物(MoO);バナジウム酸化物(V);ニッケル酸化物(NiO);およびタングステン酸化物(WO)などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。 The hole transport layer material may be PEDOT: PSS (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene) doped with poly (styrenesulfonic acid)), molybdenum oxide (MoO x ), vanadium oxide (V 2 O 5 ); nickel oxide. (NiO); and tungsten oxide (WO x ), but are not limited thereto.

前記電子輸送層物質は、電子抽出金属酸化物(electron−extracting metal oxides)になってもよいし、具体的には、8−ヒドロキシキノリンの金属錯体;Alqを含む錯体;Liqを含む金属錯体;LiF;Ca;チタン酸化物(TiO);亜鉛酸化物(ZnO);およびセシウムカーボネート(CsCO)などになってもよいが、これらにのみ限定されるものではない。 The ETL material may be made to the electronic extract metal oxides (electron-extracting metal oxides), specifically, a metal complex of 8-hydroxyquinoline; metal complex containing Liq; complexes including Alq 3 LiF; Ca; titanium oxide (TiO x ); zinc oxide (ZnO); and cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ), but are not limited thereto.

光活性層は、電子供与体および/または電子受容体のような光活性物質を有機溶媒に溶解させた後、溶液をスピンコーティング、ディップコーティング、スクリーンプリンティング、スプレーコーティング、ドクターブレード、ブラシペインティングなどの方法で形成することができるが、これらの方法にのみ限定されるものではない。   The photoactive layer is formed by dissolving a photoactive substance such as an electron donor and / or an electron acceptor in an organic solvent, and then spin coating, dip coating, screen printing, spray coating, doctor blade, brush painting, or the like. However, the present invention is not limited to only these methods.

製造例1.化合物1−gの製造   Production Example 1. Preparation of Compound 1-g

(1)化合物1−bの製造   (1) Production of compound 1-b

Figure 2020508368
Figure 2020508368

150mLトルエン(toluenen)に、化合物1−a(10g、32.1mmol)と2−(トリメチルスタンニル)チオフェン(2−(trimethylstannyl)thiophene)(8.15g、33.0mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)触媒(Pd(PPh)(0.74g、0.64mmol)を入れて、110℃で24時間反応した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート(magnesium sulfate、MgSO)で残留物を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム(silica column、溶離液:ヘキサン)を通して化合物1−bを9.51g得た。(収率:94%) In 150 mL of toluene (toluenen), compound 1-a (10 g, 32.1 mmol) and 2- (trimethylstannyl) thiophene (2- (trimethylstannyl) thiophene) (8.15 g, 33.0 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) ) A palladium (0) catalyst (Pd (PPh 3 ) 4 ) (0.74 g, 0.64 mmol) was added and reacted at 110 ° C for 24 hours. After the reaction, the mixture was extracted with dichloromethane, the residue was removed with magnesium sulfate (MgSO 4 ), and then the solvent was removed under reduced pressure. The residual product was passed through a silica column (silica column, eluent: hexane) to give 9.51 g of compound 1-b. (Yield: 94%)

(2)化合物1−dの製造   (2) Production of compound 1-d

Figure 2020508368
Figure 2020508368

120mLトルエン(toluenen)に、化合物1−b(9g、28.56mmol)と2−トリメチルスタンニル−5−トリメチルシラン−チオフェン(2−trimethylstannyl−5−trimethylsilane−thiophene)(9.41g、29.5mmol)およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)触媒(Pd(PPh)(0.65g、0.56mmol)を入れて、110℃で24時間反応した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート(magnesium sulfate、MgSO)で残留物を除去した後、減圧下で溶媒を除去した。残留生成物をシリカカラム(silica column、溶離液:ヘキサン)を通して化合物1−cを10.0g得た。(収率:90%) In 120 mL toluene (toluene), compound 1-b (9 g, 28.56 mmol) and 2-trimethylstannyl-5-trimethylsilane-thiophene (2-trimethylstannyl-5-trimethylsilane-thiophene) (9.41 g, 29.5 mmol). ) And tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) catalyst (Pd (PPh 3 ) 4 ) (0.65 g, 0.56 mmol) were added and reacted at 110 ° C. for 24 hours. After the reaction, the mixture was extracted with dichloromethane, the residue was removed with magnesium sulfate (MgSO 4 ), and then the solvent was removed under reduced pressure. The residual product was passed through a silica column (silica column, eluent: hexane) to obtain 10.0 g of a compound 1-c. (Yield: 90%)

200mLテトラヒドロフラン(THF)に、化合物1−c(9.76g、25.00mmol)を溶かした後、−78℃で2Mリチウムジイソプロピルアミド(lithium diisopropylamide、LDA)(15.0mL、30.00mmol)を徐々に注入した後、2時間撹拌した。同一温度でトリメチルチンクロライド(trimethyltinchloride、MeSnCl)(33mL、33mmol)を入れて、常温に徐々に上げた後、常温で3時間反応した。反応後、ジクロロメタンで抽出し、マグネシウムスルフェート(magnesium sulfate、MgSO)で残留物を除去した後、減圧下で溶媒を除去し、ジクロロメタンとメタノールを用いて再結晶して化合物1−dを12.2g得た。(収率88%) After dissolving compound 1-c (9.76 g, 25.00 mmol) in 200 mL tetrahydrofuran (THF), 2M lithium diisopropylamide (LDA) (15.0 mL, 30.00 mmol) is gradually added at −78 ° C. And stirred for 2 hours. Same temperature trimethyltin chloride (trimethyltinchloride, Me 3 SnCl) ( 33mL, 33mmol) put, after slowly raised to ambient temperature and react for 3 hours at room temperature. After the reaction, the mixture was extracted with dichloromethane, the residue was removed with magnesium sulfate (MgSO 4 ), the solvent was removed under reduced pressure, and the compound 1-d was recrystallized from dichloromethane and methanol to give 12-d. 0.2 g was obtained. (88% yield)

図2は、化合物1−dのNMRスペクトルを示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an NMR spectrum of the compound 1-d.

図3は、化合物1−dのMSスペクトルを示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing an MS spectrum of the compound 1-d.

(3)化合物1−eの製造   (3) Production of compound 1-e

Figure 2020508368
Figure 2020508368

75mLトルエン(toluenen)と25mLジメチルホルムアミド(dimethylformamide、DMF)に、化合物A(2.75g、4.5mmol)と化合物1−d(5.53g、10mmol)を溶かし、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)触媒(Pd(PPh)(0.2427g、0.21mmol)を入れて、漸進的に加熱して、90℃、100℃、110℃でそれぞれ48時間反応した。冷却時に生成された残留物をメタノールで沈澱させ、濾過した後、水で洗浄した。その後、乾燥過程により溶媒を蒸発させ、残留生成物はメチレンクロライド(methylene chloride)とクロロホルム(chloroform)を用いるフラッシュクロマトグラフィー(flash chromatography)により精製した後、メチレンクロライドとメタノールを用いて再結晶化して青色固体を得た。その後、前記固体をメタノールで洗浄し、真空条件で24時間乾燥して化合物1−eを4.71g得た。(収率:85%) Compound A (2.75 g, 4.5 mmol) and compound 1-d (5.53 g, 10 mmol) are dissolved in 75 mL of toluene (toluenen) and 25 mL of dimethylformamide (DMF), and tetrakis (triphenylphosphine) palladium ( 0) A catalyst (Pd (PPh 3 ) 4 ) (0.2427 g, 0.21 mmol) was added, and the mixture was gradually heated and reacted at 90 ° C., 100 ° C., and 110 ° C. for 48 hours. The residue formed on cooling was precipitated with methanol, filtered and washed with water. Thereafter, the solvent is evaporated in a drying process, and the remaining product is purified by flash chromatography using methylene chloride and chloroform, and then recrystallized using methylene chloride and methanol. A blue solid was obtained. Thereafter, the solid was washed with methanol and dried under vacuum for 24 hours to obtain 4.71 g of compound 1-e. (Yield: 85%)

図4は、化合物1−eのMSスペクトルを示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing an MS spectrum of the compound 1-e.

(4)化合物1−fの製造   (4) Production of compound 1-f

Figure 2020508368
Figure 2020508368

常温で、窒素雰囲気下のテトラヒドロフラン(THF)300mLに、化合物1−e(4.5g、3.66mmol)を溶かし、テトラブチルアンモニウムフルオライド(tetrabutylammonium fluoride、TBAF)の溶けているテトラヒドロフラン溶液(1.0M、10mL、10mmol、5%HOを含む)を滴下して、生成された生成物を2時間リフラックス(reflux)した。その後、50mLのエーテル(ether)と炭酸水素ナトリウム(NaHCO)水溶液を添加し、10分間撹拌した。その後、塩化ナトリウム(NaCl)水溶液を用いて洗浄し、真空条件下で溶媒を蒸発させた。残留生成物はクロロホルムを用いるフラッシュクロマトグラフィー(flash chromatography)により精製した後、クロロホルムを用いて再結晶化して暗紫色固体を得た。その後、前記固体を水、メタノール、ヘキサン(hexane)、酢酸エチル(ethyl acetate)、アセトン(acetone)により洗浄した後、真空条件で24時間乾燥して化合物1−fを3.15g得た。(収率:79%) The compound 1-e (4.5 g, 3.66 mmol) is dissolved in 300 mL of tetrahydrofuran (THF) under a nitrogen atmosphere at normal temperature, and a tetrahydrofuran solution (1. Tetrabutylammonium fluoride, TBAF) in which tetrabutylammonium fluoride (TBAF) is dissolved. 0M, 10 mL, containing 10mmol, 5% H 2 O) was added dropwise to the resulting product was refluxed for two hours (reflux). Thereafter, 50 mL of ether (ether) and an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) were added, and the mixture was stirred for 10 minutes. Thereafter, the resultant was washed with an aqueous solution of sodium chloride (NaCl), and the solvent was evaporated under a vacuum condition. The residual product was purified by flash chromatography using chloroform and then recrystallized using chloroform to obtain a dark purple solid. Thereafter, the solid was washed with water, methanol, hexane, ethyl acetate, and acetone, and dried under vacuum for 24 hours to obtain 3.15 g of compound 1-f. (Yield: 79%)

図5は、化合物1−fのMSスペクトルを示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing an MS spectrum of compound 1-f.

図6は、化合物1−fのNMRスペクトルを示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing an NMR spectrum of the compound 1-f.

(5)化合物1−gの製造   (5) Production of compound 1-g

Figure 2020508368
Figure 2020508368

0℃のクロロホルム(CHCl)300mLに、化合物1−f(2.95g、2.72mmol)とN−ブロモスクシンイミド(N−bromosuccinimide、NBS)(0.99g、5.58mmol)を入れて、常温で24時間撹拌した。その後、溶媒を蒸発させ、残留物を用いるフラッシュクロマトグラフィー(flash chromatography、eluent(ヘキサンtoヘキサン:メチレンクロライド))により精製して2.1gの化合物1−gを得た。(収率:62%) Compound 1-f (2.95 g, 2.72 mmol) and N-bromosuccinimide (NBS) (0.99 g, 5.58 mmol) were placed in 300 mL of chloroform (CHCl 3 ) at 0 ° C. For 24 hours. Thereafter, the solvent was evaporated and the residue was purified by flash chromatography (flash chromatography, eluent (hexane to hexane: methylene chloride)) using the residue to obtain 2.1 g of compound 1-g. (Yield: 62%)

図7は、化合物1−gのMSスペクトルを示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing an MS spectrum of compound 1-g.

製造例2−1.共重合体1の製造   Production Example 2-1. Production of copolymer 1

Figure 2020508368
Figure 2020508368

窒素(N)雰囲気下、100mLのフラスコに、10mLのクロロベンゼン(chlorobenzene、CB)、化合物1−g(0.6217g、0.5mmol)、化合物A(0.2724g、0.35mmol)、および化合物B(0.061g、0.15mmol)を入れて、30分間窒素バブリングした。その後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)触媒(Pd(PPh)(0.11、0.01mmol)を入れて、110℃で72時間撹拌した。0.5mLのBr−ベンゾトリフルオライド(Br−Benzotrifluoride)を添加した後、24時間撹拌し、常温に冷却させた。その後、生成物をクロロホルムに注いで、短いシリカカラム(short column with silica)を通過させ、混合溶液(180mLメタノール+20mL HCl(2M濃度))に注いで沈殿物を濾過させた。その後、生成物をメタノール、アセトン、ヘキサン、メチレンクロライド、およびクロロホルムの順にソックスレー抽出(soxhlet extraction)をした。クロロホルムで抽出された抽出物をメタノールに入れて沈殿物を形成した。生成された沈殿物を集めて精製し、真空条件下で乾燥して共重合体1を0.52g得た。この時、数平均分子量を測定して、共重合体1が製造されたことを確認した。(数平均分子量:29,000g/mol、PDI:1.34、収率:73%) In a 100 mL flask under a nitrogen (N 2 ) atmosphere, 10 mL of chlorobenzene (CB), compound 1-g (0.6217 g, 0.5 mmol), compound A (0.2724 g, 0.35 mmol), and compound B (0.061 g, 0.15 mmol) was added, and nitrogen bubbling was performed for 30 minutes. Thereafter, a tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) catalyst (Pd (PPh 3 ) 4 ) (0.11, 0.01 mmol) was added, and the mixture was stirred at 110 ° C. for 72 hours. After adding 0.5 mL of Br-benzotrifluoride, the mixture was stirred for 24 hours and cooled to room temperature. Thereafter, the product was poured into chloroform, passed through a short column with short silica, poured into a mixed solution (180 mL methanol + 20 mL HCl (2M concentration)), and the precipitate was filtered. Thereafter, the product was subjected to soxhlet extraction in the order of methanol, acetone, hexane, methylene chloride, and chloroform. The extract extracted with chloroform was put into methanol to form a precipitate. The resulting precipitate was collected, purified, and dried under vacuum to obtain 0.52 g of Copolymer 1. At this time, the number average molecular weight was measured to confirm that Copolymer 1 was produced. (Number average molecular weight: 29,000 g / mol, PDI: 1.34, yield: 73%)

製造例2−2〜2−36
前記製造例2−1における化合物Aおよび化合物Bを下記表のように変更したことを除けば、製造例2−1と同様の方法で製造した。
Production Examples 2-2 to 2-36
The compound was prepared in the same manner as in Preparation Example 2-1 except that Compound A and Compound B in Preparation Example 2-1 were changed as shown in the following table.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

前記表1において、A〜Iは、それぞれ下記の化合物である。   In Table 1, A to I are the following compounds, respectively.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

実施例1.
前記製造例1で製造した共重合体1をドナーとして用い、PCBMをアクセプタとして用いて、1:2の比率でクロロベンゼン(Chlorobenzene、CB)に溶かして複合溶液(composit solution)を製造した。この時、濃度は2.0wt%に調節し、有機太陽電池はITO/ZnO/光活性層/MoO/Agの構造とした。ITOがコーティングされたガラス基板は、蒸留水、アセトン、2−プロパノールを用いて超音波洗浄し、ITO表面を10分間オゾン処理した後、ZnO前駆体溶液をスピンコーティングして、120℃で10分間熱処理した。その後、複合溶液を0.45μmのPPシリンジフィルタ(syringe filter)で濾過した後、スピンコーティングして光活性層を形成した。その後、熱蒸着器でMoOを0.4Å/sの速度で5nm〜20nmの厚さに前記光活性層上に蒸着して正孔輸送層を製造した。その後、熱蒸着器の内部でAgを1Å/sの速度で前記正孔輸送層上に10nmに蒸着して有機太陽電池を製造した。
Embodiment 1 FIG.
Using the copolymer 1 prepared in Preparation Example 1 as a donor and PCBM as an acceptor, the copolymer 1 was dissolved in chlorobenzene (CB) at a ratio of 1: 2 to prepare a composite solution. At this time, the concentration was adjusted to 2.0 wt%, and the organic solar cell had a structure of ITO / ZnO / photoactive layer / MoO 3 / Ag. The glass substrate coated with ITO was subjected to ultrasonic cleaning using distilled water, acetone, and 2-propanol, and the surface of the ITO was treated with ozone for 10 minutes. Then, the ZnO precursor solution was spin-coated, and the coating was performed at 120 ° C. for 10 minutes. Heat treated. Thereafter, the composite solution was filtered with a 0.45 μm PP syringe filter, and then spin-coated to form a photoactive layer. Thereafter, MoO 3 was deposited on the photoactive layer at a rate of 0.4 ° / s to a thickness of 5 nm to 20 nm using a thermal evaporator to manufacture a hole transport layer. Thereafter, Ag was deposited on the hole transport layer to a thickness of 10 nm in the thermal evaporator at a rate of 1Å / s to manufacture an organic solar cell.

実施例2.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−3で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 2. FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-3 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

実施例3.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−4で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 3 FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-4 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

実施例4.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−5で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 4. FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-5 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

実施例5.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−6で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 5 FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-6 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

実施例6.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−9で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 6 FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-9 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

実施例7.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−10で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 7 FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-10 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

実施例8.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−14で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 8 FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-14 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

実施例9.
前記実施例1における共重合体1の代わりに、製造例2−19で製造された共重合体を用いたことを除けば、実施例1と同様の方法で有機太陽電池を製造した。
Embodiment 9 FIG.
An organic solar cell was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the copolymer prepared in Production Example 2-19 was used instead of the copolymer 1 in Example 1.

前記実施例1〜9で製造された有機太陽電池の光電変換特性を100mW/cm(AM1.5)の条件で測定し、下記表2にその結果を示した。 The photoelectric conversion characteristics of the organic solar cells manufactured in Examples 1 to 9 were measured under the conditions of 100 mW / cm 2 (AM1.5), and the results are shown in Table 2 below.

Figure 2020508368
Figure 2020508368

表2中、Vocは開放電圧を、Jscは短絡電流を、FFは充填率(Fill factor)を、ηはエネルギー変換効率を意味する。開放電圧と短絡電流は、それぞれ電圧−電流密度曲線の4つの象限におけるX軸およびY軸切片であり、これら2つの値が高いほど、太陽電池の効率は好ましく高まる。また、充填率(Fill factor)は曲線内部に描ける長方形の広さを短絡電流と開放電圧との積で割った値である。これら3つの値を照射された光の強度で割るとエネルギー変換効率が求められ、高い値であるほど好ましい。 In Table 2, V oc denotes open-circuit voltage, J sc denotes short-circuit current, FF denotes filling factor, and η denotes energy conversion efficiency. The open-circuit voltage and the short-circuit current are the X-axis and Y-axis intercepts in the four quadrants of the voltage-current density curve, respectively, and the higher these two values, the higher the efficiency of the solar cell is preferably increased. The filling factor is a value obtained by dividing the width of a rectangle drawn inside the curve by the product of the short-circuit current and the open-circuit voltage. When these three values are divided by the intensity of the irradiated light, the energy conversion efficiency is obtained, and a higher value is more preferable.

101 基板
102 第1電極
103 正孔輸送層
104 光活性層
105 第2電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 1st electrode 103 Hole transport layer 104 Photoactive layer 105 2nd electrode

Claims (15)

下記化学式1で表される化合物に由来する繰り返し単位;
第1共役単量体;および
前記第1共役単量体とは異なる第2共役単量体を含む共重合体:
Figure 2020508368
前記化学式1において、
m1およびm2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、
m1およびm2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
q1およびq2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、
q1およびq2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
A1およびA1’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;置換もしくは非置換のホウ素基;または−SnRであり、
X1、X2およびZ1〜Z5は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CRR’、SiRR’、PR、またはGeRR’であり、
、R、R、R、R’、R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
A repeating unit derived from a compound represented by the following chemical formula 1;
A copolymer comprising a first conjugated monomer; and a second conjugated monomer different from the first conjugated monomer:
Figure 2020508368
In the above chemical formula 1,
m1 and m2 are the same or different and are each independently an integer of 0 to 5,
When m1 and m2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
q1 and q2 are the same or different and are each independently an integer of 1 to 5,
When q1 and q2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
A1 and A1 ′ are the same or different and are each independently a halogen group; a substituted or unsubstituted boron group; or —SnR a R b R c ;
X1, X2 and Z1 to Z5 are the same or different from each other, and each independently is S, O, Se, Te, NR, CRR ′, SiRR ′, PR, or GeRR ′;
R a , R b , R c , R, R ′, R 1 to R 4 and R 11 to R 18 are the same or different and are each independently hydrogen; deuterium; a halogen group; a nitrile group; a nitro group; Group; ester group; imide group; amide group; substituted or unsubstituted alkyl group; substituted or unsubstituted cycloalkyl group; substituted or unsubstituted alkoxy group; substituted or unsubstituted aryloxy group; A substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; substituted or unsubstituted amine group; substituted or unsubstituted ant A substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.
前記第1共役単量体および第2共役単量体は、それぞれ独立に、置換もしくは非置換のアルケニレン基、置換もしくは非置換のアリーレン基、および置換もしくは非置換の2価のヘテロ環基のうち1または2以上の基の組み合わせを含むものである、請求項1に記載の共重合体。   The first conjugated monomer and the second conjugated monomer are each independently a substituted or unsubstituted alkenylene group, a substituted or unsubstituted arylene group, and a substituted or unsubstituted divalent heterocyclic group. 2. The copolymer according to claim 1, which comprises a combination of one or more groups. 前記第1共役単量体および第2共役単量体は、それぞれ独立に、下記構造のうちのいずれか1つまたは2つ以上の組み合わせを含むものである、請求項1または2に記載の共重合体:
Figure 2020508368
前記構造において、
a、a’、bおよびb’は、それぞれ1〜5の整数であり、
a、a’、bおよびb’がそれぞれ2以上の場合、括弧内の置換基は、互いに同一または異なり、
X11〜X30およびX33〜X40は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CR、SiR、PR、またはGeRであり、
X31およびX32は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、C、Si、またはGeであり、
R101〜R124、RおよびRは、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
3. The copolymer according to claim 1, wherein the first conjugate monomer and the second conjugate monomer independently include one or a combination of two or more of the following structures. 4. :
Figure 2020508368
In the above structure,
a, a ', b and b' are each an integer of 1 to 5,
When a, a ', b and b' are each 2 or more, the substituents in parentheses are the same or different from each other;
X11~X30 and X33~X40, equal to or different from each other, each independently, S, O, Se, Te , NR d, CR d R e, a SiR d R e, PR d or GeR d R e,,
X31 and X32 are the same or different from each other, and each is independently C, Si, or Ge;
R101~R124, R d and R e, equal to or different from each other, each independently, hydrogen, deuterium, a halogen group; a nitrile group; a nitro group; a hydroxyl group; a carbonyl group; an ester group; an imide group; amide group; substituted Or a substituted or unsubstituted cycloalkyl group; a substituted or unsubstituted alkoxy group; a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted alkylthioxy group, or a substituted or unsubstituted arylthioxy A substituted or unsubstituted alkylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted alkenyl group; a substituted or unsubstituted silyl group; a substituted or unsubstituted boron group; An amine group; a substituted or unsubstituted arylphosphine group; Ku is unsubstituted phosphine oxide group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group; a substituted or unsubstituted aryl group.
前記R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;ハロゲン基;または置換もしくは非置換のアルコキシ基である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の共重合体。   The copolymer according to any one of claims 1 to 3, wherein R1 to R4 and R11 to R18 are the same or different and are each independently a hydrogen; a halogen group; or a substituted or unsubstituted alkoxy group. Coalescing. 前記X1、X2およびZ1〜Z5は、それぞれSである、請求項1〜4のいずれか一項に記載の共重合体。   The copolymer according to any one of claims 1 to 4, wherein X1, X2 and Z1 to Z5 are each S. 前記共重合体は、下記化学式1−1で表される単位を含むものである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の共重合体。
Figure 2020508368
前記化学式1−1において、
m1、m2、m1’およびm2’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、
m1、m2、m1’およびm2’がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
q1、q2、q1’およびq2’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、
q1、q2、q1’およびq2’がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
X1、X2、X1’、X2’、Z1〜Z5およびZ1’〜Z5’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CRR’、SiRR’、PR、またはGeRR’であり、
E1は、第1共役単量体であり、
E2は、第2共役単量体であり、
R、R’、R1〜R4、R1’〜R4’、R11〜R18およびR11’〜R18’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基であり、
fは、モル分率であって、0< f <1の実数であり、
gは、モル分率であって、0< g <1の実数であり、
f+g=1であり、
nは、単位の繰り返し単位数であって、1〜10,000の整数である。
The copolymer according to any one of claims 1 to 5, wherein the copolymer includes a unit represented by the following chemical formula 1-1.
Figure 2020508368
In the chemical formula 1-1,
m1, m2, m1 ′ and m2 ′ are the same or different from each other and are each independently an integer of 0 to 5,
When m1, m2, m1 ′ and m2 ′ are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
q1, q2, q1 ′ and q2 ′ are the same or different from each other and are each independently an integer of 1 to 5,
When q1, q2, q1 ′ and q2 ′ are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
X1, X2, X1 ′, X2 ′, Z1 to Z5 and Z1 ′ to Z5 ′ are the same or different from each other, and each independently represents S, O, Se, Te, NR, CRR ′, SiRR ′, PR, or GeRR. '
E1 is a first conjugated monomer,
E2 is a second conjugated monomer,
R, R ', R1 to R4, R1' to R4 ', R11 to R18 and R11' to R18 'are the same or different and are each independently hydrogen; deuterium; halogen; nitrile; nitro; An amide group; a substituted or unsubstituted alkyl group; a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted silyl group, a substituted or unsubstituted group. A substituted or unsubstituted amine group; a substituted or unsubstituted aryl phosphine group; a substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group. ,
f is a mole fraction and is a real number satisfying 0 <f <1;
g is a molar fraction and is a real number satisfying 0 <g <1;
f + g = 1,
n is the number of repeating units, and is an integer of 1 to 10,000.
前記共重合体は、下記化学式1−2で表される単位を含むものである、請求項6に記載の共重合体:
Figure 2020508368
前記化学式1−2において、
f、g、n、m1、m2、m1’、m2’、q1、q2、q1’、q2’、X1、X2、X1’、X2’、Z1〜Z5、Z1’〜Z5’、E1、E2、R1、R4、R1’、R4’、R11〜R18およびR11’〜R18’は、化学式1−1で定義したものと同じであり、
R51、R51’、R52およびR52’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、 置換もしくは非置換のアルキル基;または置換もしくは非置換のアリール基。
The copolymer according to claim 6, wherein the copolymer includes a unit represented by the following chemical formula 1-2.
Figure 2020508368
In the above chemical formula 1-2,
f, g, n, m1, m2, m1 ′, m2 ′, q1, q2, q1 ′, q2 ′, X1, X2, X1 ′, X2 ′, Z1 to Z5, Z1 ′ to Z5 ′, E1, E2, R1, R4, R1 ′, R4 ′, R11 to R18 and R11 ′ to R18 ′ are the same as defined in Chemical formula 1-1,
R51, R51 ', R52 and R52' are the same or different and are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group; or a substituted or unsubstituted aryl group.
前記共重合体は、下記構造のうちのいずれか1つを含むものである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の共重合体:
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
前記構造において、
fは、モル分率であって、0< f <1の実数であり、
gは、モル分率であって、0< g <1の実数であり、
f+g=1であり、
nは、単位の繰り返し単位数であって、1〜10,000の整数である。
The copolymer according to any one of claims 1 to 7, wherein the copolymer includes any one of the following structures:
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
Figure 2020508368
In the above structure,
f is a mole fraction and is a real number satisfying 0 <f <1;
g is a molar fraction and is a real number satisfying 0 <g <1;
f + g = 1,
n is the number of repeating units, and is an integer of 1 to 10,000.
下記化学式1で表される第1化合物;
下記化学式2で表される第2化合物;および
下記化学式3で表される第3化合物を反応させるステップを含む共重合体の製造方法:
Figure 2020508368
前記化学式1〜3において、
m1およびm2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、0〜5の整数であり、
m1およびm2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
q1およびq2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、1〜5の整数であり、
q1およびq2がそれぞれ2以上の場合、括弧内の構造は、互いに同一または異なり、
A1、A1’、A2、A2’、A3およびA3’は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、ハロゲン基;置換もしくは非置換のホウ素基;または−SnRであり、
E1は、第1共役単量体であり、
E2は、前記第1共役単量体とは異なる第2共役単量体であり、
X1、X2およびZ1〜Z5は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、S、O、Se、Te、NR、CRR’、SiRR’、PR、またはGeRR’であり、
、R、R、R、R’、R1〜R4およびR11〜R18は、互いに同一または異なり、それぞれ独立に、水素;重水素;ハロゲン基;ニトリル基;ニトロ基;ヒドロキシ基;カルボニル基;エステル基;イミド基;アミド基;置換もしくは非置換のアルキル基;置換もしくは非置換のシクロアルキル基;置換もしくは非置換のアルコキシ基;置換もしくは非置換のアリールオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルチオキシ基;置換もしくは非置換のアリールチオキシ基;置換もしくは非置換のアルキルスルホキシ基;置換もしくは非置換のアリールスルホキシ基;置換もしくは非置換のアルケニル基;置換もしくは非置換のシリル基;置換もしくは非置換のホウ素基;置換もしくは非置換のアミン基;置換もしくは非置換のアリールホスフィン基;置換もしくは非置換のホスフィンオキシド基;置換もしくは非置換のアリール基;または置換もしくは非置換のヘテロ環基である。
A first compound represented by the following chemical formula 1:
A second compound represented by the following chemical formula 2: and a method for producing a copolymer comprising a step of reacting a third compound represented by the following chemical formula 3:
Figure 2020508368
In the chemical formulas 1 to 3,
m1 and m2 are the same or different and are each independently an integer of 0 to 5,
When m1 and m2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
q1 and q2 are the same or different and are each independently an integer of 1 to 5,
When q1 and q2 are each 2 or more, the structures in parentheses are the same or different from each other;
A1, A1 ′, A2, A2 ′, A3 and A3 ′ are the same or different and are each independently a halogen group; a substituted or unsubstituted boron group; or —SnR a R b R c ,
E1 is a first conjugated monomer,
E2 is a second conjugate monomer different from the first conjugate monomer,
X1, X2 and Z1 to Z5 are the same or different from each other, and each independently is S, O, Se, Te, NR, CRR ′, SiRR ′, PR, or GeRR ′;
R a , R b , R c , R, R ′, R 1 to R 4 and R 11 to R 18 are the same or different and are each independently hydrogen; deuterium; a halogen group; a nitrile group; a nitro group; Group; ester group; imide group; amide group; substituted or unsubstituted alkyl group; substituted or unsubstituted cycloalkyl group; substituted or unsubstituted alkoxy group; substituted or unsubstituted aryloxy group; A substituted or unsubstituted arylsulfoxy group; a substituted or unsubstituted arylsulfoxy group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted silyl group; Substituted or unsubstituted boron group; substituted or unsubstituted amine group; substituted or unsubstituted ant A substituted or unsubstituted phosphine oxide group; a substituted or unsubstituted aryl group; or a substituted or unsubstituted heterocyclic group.
前記共重合体の製造方法は、溶媒に第1化合物;第2化合物;および第3化合物を溶解させるステップを含むものである、請求項9に記載の共重合体の製造方法。   The method for producing a copolymer according to claim 9, wherein the method for producing a copolymer comprises a step of dissolving a first compound, a second compound, and a third compound in a solvent. 第1電極と、
前記第1電極に対向して備えられる第2電極と、
前記第1電極と前記第2電極との間に備えられ、光活性層を含む1層以上の有機物層とを含み、
前記有機物層のうちの1層以上は、請求項1〜8のいずれか1項に記載の共重合体を含むものである有機太陽電池。
A first electrode;
A second electrode provided to face the first electrode;
And one or more organic layers including a photoactive layer, provided between the first electrode and the second electrode;
An organic solar cell, wherein at least one of the organic layers contains the copolymer according to any one of claims 1 to 8.
前記有機物層は、正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送および正孔注入を同時に行う層を含み、
前記正孔輸送層、正孔注入層、または正孔輸送および正孔注入を同時に行う層は、前記共重合体を含む、請求項11に記載の有機太陽電池。
The organic layer includes a hole transport layer, a hole injection layer, or a layer that simultaneously performs hole transport and hole injection,
The organic solar cell according to claim 11, wherein the hole transport layer, the hole injection layer, or the layer that simultaneously performs hole transport and hole injection includes the copolymer.
前記有機物層は、電子注入層、電子輸送層、または電子注入および電子輸送を同時に行う層を含み、
前記電子注入層、電子輸送層、または電子注入および電子輸送を同時に行う層は、前記共重合体を含む、請求項11に記載の有機太陽電池。
The organic material layer includes an electron injection layer, an electron transport layer, or a layer that simultaneously performs electron injection and electron transport,
The organic solar cell according to claim 11, wherein the electron injection layer, the electron transport layer, or the layer that simultaneously performs electron injection and electron transport includes the copolymer.
前記光活性層は、電子供与体および電子受容体を含み、
前記電子供与体は、前記共重合体を含むものである、請求項11〜13のいずれか一項に記載の有機太陽電池。
The photoactive layer includes an electron donor and an electron acceptor,
The organic solar cell according to any one of claims 11 to 13, wherein the electron donor includes the copolymer.
前記有機太陽電池は、正孔注入層、正孔輸送層、正孔阻止層、電荷発生層、電子阻止層、電子注入層、および電子輸送層からなる群より選択される1または2以上の有機物層をさらに含むものである、請求項11〜14のいずれか一項に記載の有機太陽電池。   The organic solar cell may include one or more organic materials selected from the group consisting of a hole injection layer, a hole transport layer, a hole blocking layer, a charge generation layer, an electron blocking layer, an electron injection layer, and an electron transport layer. The organic solar cell according to any one of claims 11 to 14, further comprising a layer.
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